git.sesse.net Git - x264/blob - encoder/ratecontrol.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * ratecontrol.c: h264 encoder library (Rate Control)
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2005-2008 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
   7  *          Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
   8  *          Gabriel Bouvigne <gabriel.bouvigne@joost.com>
   9  *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
  10  *          Måns Rullgård <mru@mru.ath.cx>
  11  *
  12  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  13  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  14  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  15  * (at your option) any later version.
  16  *
  17  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  20  * GNU General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  23  * along with this program; if not, write to the Free Software
  24  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  25  *****************************************************************************/
  26
  27 #define _ISOC99_SOURCE
  28 #undef NDEBUG // always check asserts, the speed effect is far too small to disable them
  29 #include <math.h>
  30
  31 #include "common/common.h"
  32 #include "common/cpu.h"
  33 #include "ratecontrol.h"
  34 #include "me.h"
  35
  36 typedef struct
  37 {
  38     int pict_type;
  39     int frame_type;
  40     int kept_as_ref;
  41     double qscale;
  42     int mv_bits;
  43     int tex_bits;
  44     int misc_bits;
  45     uint64_t expected_bits; /*total expected bits up to the current frame (current one excluded)*/
  46     double expected_vbv;
  47     double new_qscale;
  48     int new_qp;
  49     int i_count;
  50     int p_count;
  51     int s_count;
  52     float blurred_complexity;
  53     char direct_mode;
  54     int16_t weight[2];
  55     int16_t i_weight_denom;
  56     int refcount[16];
  57     int refs;
  58     int i_duration;
  59     int i_cpb_duration;
  60 } ratecontrol_entry_t;
  61
  62 typedef struct
  63 {
  64     double coeff;
  65     double count;
  66     double decay;
  67     double offset;
  68 } predictor_t;
  69
  70 struct x264_ratecontrol_t
  71 {
  72     /* constants */
  73     int b_abr;
  74     int b_2pass;
  75     int b_vbv;
  76     int b_vbv_min_rate;
  77     double fps;
  78     double bitrate;
  79     double rate_tolerance;
  80     double qcompress;
  81     int nmb;                    /* number of macroblocks in a frame */
  82     int qp_constant[5];
  83
  84     /* current frame */
  85     ratecontrol_entry_t *rce;
  86     int qp;                     /* qp for current frame */
  87     int qpm;                    /* qp for current macroblock */
  88     float f_qpm;                /* qp for current macroblock: precise float for AQ */
  89     float qpa_rc;               /* average of macroblocks' qp before aq */
  90     float qpa_aq;               /* average of macroblocks' qp after aq */
  91     float qp_novbv;             /* QP for the current frame if 1-pass VBV was disabled. */
  92     int qp_force;
  93
  94     /* VBV stuff */
  95     double buffer_size;
  96     double buffer_fill_final;   /* real buffer as of the last finished frame */
  97     double buffer_fill;         /* planned buffer, if all in-progress frames hit their bit budget */
  98     double buffer_rate;         /* # of bits added to buffer_fill after each frame */
  99     double vbv_max_rate;        /* # of bits added to buffer_fill per second */
 100     predictor_t *pred;          /* predict frame size from satd */
 101     int single_frame_vbv;
 102     double rate_factor_max_increment; /* Don't allow RF above (CRF + this value). */
 103
 104     /* ABR stuff */
 105     int    last_satd;
 106     double last_rceq;
 107     double cplxr_sum;           /* sum of bits*qscale/rceq */
 108     double expected_bits_sum;   /* sum of qscale2bits after rceq, ratefactor, and overflow, only includes finished frames */
 109     double wanted_bits_window;  /* target bitrate * window */
 110     double cbr_decay;
 111     double short_term_cplxsum;
 112     double short_term_cplxcount;
 113     double rate_factor_constant;
 114     double ip_offset;
 115     double pb_offset;
 116
 117     /* 2pass stuff */
 118     FILE *p_stat_file_out;
 119     char *psz_stat_file_tmpname;
 120     FILE *p_mbtree_stat_file_out;
 121     char *psz_mbtree_stat_file_tmpname;
 122     char *psz_mbtree_stat_file_name;
 123     FILE *p_mbtree_stat_file_in;
 124
 125     int num_entries;            /* number of ratecontrol_entry_ts */
 126     ratecontrol_entry_t *entry; /* FIXME: copy needed data and free this once init is done */
 127     double last_qscale;
 128     double last_qscale_for[5];  /* last qscale for a specific pict type, used for max_diff & ipb factor stuff  */
 129     int last_non_b_pict_type;
 130     double accum_p_qp;          /* for determining I-frame quant */
 131     double accum_p_norm;
 132     double last_accum_p_norm;
 133     double lmin[5];             /* min qscale by frame type */
 134     double lmax[5];
 135     double lstep;               /* max change (multiply) in qscale per frame */
 136     uint16_t *qp_buffer[2];     /* Global buffers for converting MB-tree quantizer data. */
 137     int qpbuf_pos;              /* In order to handle pyramid reordering, QP buffer acts as a stack.
 138                                  * This value is the current position (0 or 1). */
 139
 140     /* MBRC stuff */
 141     float frame_size_estimated; /* Access to this variable must be atomic: double is
 142                                  * not atomic on all arches we care about */
 143     double frame_size_maximum;  /* Maximum frame size due to MinCR */
 144     double frame_size_planned;
 145     double slice_size_planned;
 146     double max_frame_error;
 147     predictor_t (*row_pred)[2];
 148     predictor_t row_preds[5][2];
 149     predictor_t *pred_b_from_p; /* predict B-frame size from P-frame satd */
 150     int bframes;                /* # consecutive B-frames before this P-frame */
 151     int bframe_bits;            /* total cost of those frames */
 152
 153     int i_zones;
 154     x264_zone_t *zones;
 155     x264_zone_t *prev_zone;
 156
 157     /* hrd stuff */
 158     int initial_cpb_removal_delay;
 159     int initial_cpb_removal_delay_offset;
 160     double nrt_first_access_unit; /* nominal removal time */
 161     double previous_cpb_final_arrival_time;
 162 };
 163
 164
 165 static int parse_zones( x264_t *h );
 166 static int init_pass2(x264_t *);
 167 static float rate_estimate_qscale( x264_t *h );
 168 static int update_vbv( x264_t *h, int bits );
 169 static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead );
 170 static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var );
 171 static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits );
 172
 173 #define CMP_OPT_FIRST_PASS( opt, param_val )\
 174 {\
 175     if( ( p = strstr( opts, opt "=" ) ) && sscanf( p, opt "=%d" , &i ) && param_val != i )\
 176     {\
 177         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "different " opt " setting than first pass (%d vs %d)\n", param_val, i );\
 178         return -1;\
 179     }\
 180 }
 181
 182 /* Terminology:
 183  * qp = h.264's quantizer
 184  * qscale = linearized quantizer = Lagrange multiplier
 185  */
 186 static inline double qp2qscale( double qp )
 187 {
 188     return 0.85 * pow( 2.0, ( qp - 12.0 ) / 6.0 );
 189 }
 190 static inline double qscale2qp( double qscale )
 191 {
 192     return 12.0 + 6.0 * log2( qscale/0.85 );
 193 }
 194
 195 /* Texture bitrate is not quite inversely proportional to qscale,
 196  * probably due the the changing number of SKIP blocks.
 197  * MV bits level off at about qp<=12, because the lambda used
 198  * for motion estimation is constant there. */
 199 static inline double qscale2bits( ratecontrol_entry_t *rce, double qscale )
 200 {
 201     if( qscale<0.1 )
 202         qscale = 0.1;
 203     return (rce->tex_bits + .1) * pow( rce->qscale / qscale, 1.1 )
 204            + rce->mv_bits * pow( X264_MAX(rce->qscale, 1) / X264_MAX(qscale, 1), 0.5 )
 205            + rce->misc_bits;
 206 }
 207
 208 static ALWAYS_INLINE uint32_t ac_energy_plane( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, x264_frame_t *frame, int i )
 209 {
 210     int w = i ? 8 : 16;
 211     int shift = i ? 6 : 8;
 212     int stride = frame->i_stride[i];
 213     int offset = h->mb.b_interlaced
 214         ? w * (mb_x + (mb_y&~1) * stride) + (mb_y&1) * stride
 215         : w * (mb_x + mb_y * stride);
 216     int pix = i ? PIXEL_8x8 : PIXEL_16x16;
 217     stride <<= h->mb.b_interlaced;
 218     uint64_t res = h->pixf.var[pix]( frame->plane[i] + offset, stride );
 219     uint32_t sum = (uint32_t)res;
 220     uint32_t sqr = res >> 32;
 221     return sqr - (sum * sum >> shift);
 222 }
 223
 224 // Find the total AC energy of the block in all planes.
 225 static NOINLINE uint32_t ac_energy_mb( x264_t *h, int mb_x, int mb_y, x264_frame_t *frame )
 226 {
 227     /* This function contains annoying hacks because GCC has a habit of reordering emms
 228      * and putting it after floating point ops.  As a result, we put the emms at the end of the
 229      * function and make sure that its always called before the float math.  Noinline makes
 230      * sure no reordering goes on. */
 231     uint32_t var = ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 0 );
 232     var         += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 1 );
 233     var         += ac_energy_plane( h, mb_x, mb_y, frame, 2 );
 234     x264_emms();
 235     return var;
 236 }
 237
 238 void x264_adaptive_quant_frame( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
 239 {
 240     /* constants chosen to result in approximately the same overall bitrate as without AQ.
 241      * FIXME: while they're written in 5 significant digits, they're only tuned to 2. */
 242     float strength;
 243     float avg_adj = 0.f;
 244     /* Need to init it anyways for MB tree. */
 245     if( h->param.rc.f_aq_strength == 0 )
 246     {
 247         memset( frame->f_qp_offset, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
 248         memset( frame->f_qp_offset_aq, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
 249         if( h->frames.b_have_lowres )
 250             for( int mb_xy = 0; mb_xy < h->mb.i_mb_count; mb_xy++ )
 251                 frame->i_inv_qscale_factor[mb_xy] = 256;
 252         return;
 253     }
 254
 255     if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
 256     {
 257         float avg_adj_pow2 = 0.f;
 258         for( int mb_y = 0; mb_y < h->sps->i_mb_height; mb_y++ )
 259             for( int mb_x = 0; mb_x < h->sps->i_mb_width; mb_x++ )
 260             {
 261                 uint32_t energy = ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
 262                 float qp_adj = powf( energy + 1, 0.125f );
 263                 frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;
 264                 avg_adj += qp_adj;
 265                 avg_adj_pow2 += qp_adj * qp_adj;
 266             }
 267         avg_adj /= h->mb.i_mb_count;
 268         avg_adj_pow2 /= h->mb.i_mb_count;
 269         strength = h->param.rc.f_aq_strength * avg_adj;
 270         avg_adj = avg_adj - 0.5f * (avg_adj_pow2 - 14.f) / avg_adj;
 271     }
 272     else
 273         strength = h->param.rc.f_aq_strength * 1.0397f;
 274
 275     for( int mb_y = 0; mb_y < h->sps->i_mb_height; mb_y++ )
 276         for( int mb_x = 0; mb_x < h->sps->i_mb_width; mb_x++ )
 277         {
 278             float qp_adj;
 279             if( h->param.rc.i_aq_mode == X264_AQ_AUTOVARIANCE )
 280             {
 281                 qp_adj = frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride];
 282                 qp_adj = strength * (qp_adj - avg_adj);
 283             }
 284             else
 285             {
 286                 uint32_t energy = ac_energy_mb( h, mb_x, mb_y, frame );
 287                 qp_adj = strength * (x264_log2( X264_MAX(energy, 1) ) - 14.427f);
 288             }
 289             frame->f_qp_offset[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] =
 290             frame->f_qp_offset_aq[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = qp_adj;
 291             if( h->frames.b_have_lowres )
 292                 frame->i_inv_qscale_factor[mb_x + mb_y*h->mb.i_mb_stride] = x264_exp2fix8(qp_adj);
 293         }
 294 }
 295
 296
 297 /*****************************************************************************
 298 * x264_adaptive_quant:
 299  * adjust macroblock QP based on variance (AC energy) of the MB.
 300  * high variance  = higher QP
 301  * low variance = lower QP
 302  * This generally increases SSIM and lowers PSNR.
 303 *****************************************************************************/
 304 void x264_adaptive_quant( x264_t *h )
 305 {
 306     x264_emms();
 307     /* MB-tree currently doesn't adjust quantizers in unreferenced frames. */
 308     float qp_offset = h->fdec->b_kept_as_ref ? h->fenc->f_qp_offset[h->mb.i_mb_xy] : h->fenc->f_qp_offset_aq[h->mb.i_mb_xy];
 309     h->mb.i_qp = x264_clip3( h->rc->f_qpm + qp_offset + .5, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
 310 }
 311
 312 int x264_macroblock_tree_read( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
 313 {
 314     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 315     uint8_t i_type_actual = rc->entry[frame->i_frame].pict_type;
 316
 317     if( rc->entry[frame->i_frame].kept_as_ref )
 318     {
 319         uint8_t i_type;
 320         if( rc->qpbuf_pos < 0 )
 321         {
 322             do
 323             {
 324                 rc->qpbuf_pos++;
 325
 326                 if( !fread( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_in ) )
 327                     goto fail;
 328                 if( fread( rc->qp_buffer[rc->qpbuf_pos], sizeof(uint16_t), h->mb.i_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_in ) != h->mb.i_mb_count )
 329                     goto fail;
 330
 331                 if( i_type != i_type_actual && rc->qpbuf_pos == 1 )
 332                 {
 333                     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "MB-tree frametype %d doesn't match actual frametype %d.\n", i_type, i_type_actual);
 334                     return -1;
 335                 }
 336             } while( i_type != i_type_actual );
 337         }
 338
 339         for( int i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
 340         {
 341             frame->f_qp_offset[i] = ((float)(int16_t)endian_fix16( rc->qp_buffer[rc->qpbuf_pos][i] )) * (1/256.0);
 342             if( h->frames.b_have_lowres )
 343                 frame->i_inv_qscale_factor[i] = x264_exp2fix8(frame->f_qp_offset[i]);
 344         }
 345         rc->qpbuf_pos--;
 346     }
 347     else
 348         x264_adaptive_quant_frame( h, frame );
 349     return 0;
 350 fail:
 351     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "Incomplete MB-tree stats file.\n");
 352     return -1;
 353 }
 354
 355 int x264_reference_build_list_optimal( x264_t *h )
 356 {
 357     ratecontrol_entry_t *rce = h->rc->rce;
 358     x264_frame_t *frames[16];
 359     x264_weight_t weights[16][3];
 360     int refcount[16];
 361
 362     if( rce->refs != h->i_ref0 )
 363         return -1;
 364
 365     memcpy( frames, h->fref0, sizeof(frames) );
 366     memcpy( refcount, rce->refcount, sizeof(refcount) );
 367     memcpy( weights, h->fenc->weight, sizeof(weights) );
 368     memset( &h->fenc->weight[1][0], 0, sizeof(x264_weight_t[15][3]) );
 369
 370     /* For now don't reorder ref 0; it seems to lower quality
 371        in most cases due to skips. */
 372     for( int ref = 1; ref < h->i_ref0; ref++ )
 373     {
 374         int max = -1;
 375         int bestref = 1;
 376
 377         for( int i = 1; i < h->i_ref0; i++ )
 378             if( !frames[i]->b_duplicate || frames[i]->i_frame != h->fref0[ref-1]->i_frame )
 379                 /* Favor lower POC as a tiebreaker. */
 380                 COPY2_IF_GT( max, refcount[i], bestref, i );
 381
 382         /* FIXME: If there are duplicates from frames other than ref0 then it is possible
 383          * that the optimal ordering doesnt place every duplicate. */
 384
 385         refcount[bestref] = -1;
 386         h->fref0[ref] = frames[bestref];
 387         memcpy( h->fenc->weight[ref], weights[bestref], sizeof(weights[bestref]) );
 388     }
 389
 390     return 0;
 391 }
 392
 393 static char *x264_strcat_filename( char *input, char *suffix )
 394 {
 395     char *output = x264_malloc( strlen( input ) + strlen( suffix ) + 1 );
 396     if( !output )
 397         return NULL;
 398     strcpy( output, input );
 399     strcat( output, suffix );
 400     return output;
 401 }
 402
 403 void x264_ratecontrol_init_reconfigurable( x264_t *h, int b_init )
 404 {
 405     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 406     if( !b_init && rc->b_2pass )
 407         return;
 408
 409     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
 410     {
 411         /* Arbitrary rescaling to make CRF somewhat similar to QP.
 412          * Try to compensate for MB-tree's effects as well. */
 413         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
 414         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
 415         rc->rate_factor_constant = pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
 416                                  / qp2qscale( h->param.rc.f_rf_constant + mbtree_offset );
 417     }
 418
 419     if( h->param.rc.i_vbv_max_bitrate > 0 && h->param.rc.i_vbv_buffer_size > 0 )
 420     {
 421         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size < (int)(h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps) )
 422         {
 423             h->param.rc.i_vbv_buffer_size = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rc->fps;
 424             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV buffer size cannot be smaller than one frame, using %d kbit\n",
 425                       h->param.rc.i_vbv_buffer_size );
 426         }
 427
 428         /* We don't support changing the ABR bitrate right now,
 429            so if the stream starts as CBR, keep it CBR. */
 430         if( rc->b_vbv_min_rate )
 431             h->param.rc.i_vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_bitrate;
 432
 433         int vbv_buffer_size = h->param.rc.i_vbv_buffer_size * 1000;
 434         int vbv_max_bitrate = h->param.rc.i_vbv_max_bitrate * 1000;
 435
 436         /* Init HRD */
 437         if( h->param.i_nal_hrd && b_init )
 438         {
 439             h->sps->vui.hrd.i_cpb_cnt = 1;
 440             h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd = h->param.i_nal_hrd == X264_NAL_HRD_CBR;
 441             h->sps->vui.hrd.i_time_offset_length = 0;
 442
 443             #define BR_SHIFT  6
 444             #define CPB_SHIFT 4
 445
 446             int bitrate = 1000*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate;
 447             int bufsize = 1000*h->param.rc.i_vbv_buffer_size;
 448
 449             // normalize HRD size and rate to the value / scale notation
 450             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale = x264_clip3( x264_ctz( bitrate ) - BR_SHIFT, 0, 15 );
 451             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_value = bitrate >> ( h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale + BR_SHIFT );
 452             h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled = h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_value << ( h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_scale + BR_SHIFT );
 453             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale = x264_clip3( x264_ctz( bufsize ) - CPB_SHIFT, 0, 15 );
 454             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_value = bufsize >> ( h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale + CPB_SHIFT );
 455             h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled = h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_value << ( h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_scale + CPB_SHIFT );
 456
 457             #undef CPB_SHIFT
 458             #undef BR_SHIFT
 459
 460             // arbitrary
 461             #define MAX_DURATION 0.5
 462
 463             int max_cpb_output_delay = h->param.i_keyint_max * MAX_DURATION * h->sps->vui.i_time_scale / h->sps->vui.i_num_units_in_tick;
 464             int max_dpb_output_delay = h->sps->vui.i_max_dec_frame_buffering * MAX_DURATION * h->sps->vui.i_time_scale / h->sps->vui.i_num_units_in_tick;
 465             int max_delay = (int)(90000.0 * (double)h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled / h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled + 0.5);
 466
 467             h->sps->vui.hrd.i_initial_cpb_removal_delay_length = 2 + x264_clip3( 32 - x264_clz( max_delay ), 4, 22 );
 468             h->sps->vui.hrd.i_cpb_removal_delay_length = x264_clip3( 32 - x264_clz( max_cpb_output_delay ), 4, 32 );
 469             h->sps->vui.hrd.i_dpb_output_delay_length  = x264_clip3( 32 - x264_clz( max_dpb_output_delay ), 4, 32 );
 470
 471             #undef MAX_DURATION
 472
 473             vbv_buffer_size = X264_MIN( vbv_buffer_size, h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled );
 474             vbv_max_bitrate = X264_MIN( vbv_max_bitrate, h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled );
 475         }
 476         else if( h->param.i_nal_hrd && !b_init )
 477         {
 478             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV parameters cannot be changed when NAL HRD is in use\n" );
 479             return;
 480         }
 481
 482         rc->buffer_rate = vbv_max_bitrate / rc->fps;
 483         rc->vbv_max_rate = vbv_max_bitrate;
 484         rc->buffer_size = vbv_buffer_size;
 485         rc->single_frame_vbv = rc->buffer_rate * 1.1 > rc->buffer_size;
 486         rc->cbr_decay = 1.0 - rc->buffer_rate / rc->buffer_size
 487                       * 0.5 * X264_MAX(0, 1.5 - rc->buffer_rate * rc->fps / rc->bitrate);
 488         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.f_rf_constant_max )
 489         {
 490             rc->rate_factor_max_increment = h->param.rc.f_rf_constant_max - h->param.rc.f_rf_constant;
 491             if( rc->rate_factor_max_increment <= 0 )
 492             {
 493                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "CRF max must be greater than CRF\n" );
 494                 rc->rate_factor_max_increment = 0;
 495             }
 496         }
 497         if( b_init )
 498         {
 499             if( h->param.rc.f_vbv_buffer_init > 1. )
 500                 h->param.rc.f_vbv_buffer_init = x264_clip3f( h->param.rc.f_vbv_buffer_init / h->param.rc.i_vbv_buffer_size, 0, 1 );
 501             h->param.rc.f_vbv_buffer_init = x264_clip3f( X264_MAX( h->param.rc.f_vbv_buffer_init, rc->buffer_rate / rc->buffer_size ), 0, 1);
 502             rc->buffer_fill_final = rc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
 503             rc->b_vbv = 1;
 504             rc->b_vbv_min_rate = !rc->b_2pass
 505                           && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR
 506                           && h->param.rc.i_vbv_max_bitrate <= h->param.rc.i_bitrate;
 507         }
 508     }
 509 }
 510
 511 int x264_ratecontrol_new( x264_t *h )
 512 {
 513     x264_ratecontrol_t *rc;
 514
 515     x264_emms();
 516
 517     CHECKED_MALLOCZERO( h->rc, h->param.i_threads * sizeof(x264_ratecontrol_t) );
 518     rc = h->rc;
 519
 520     rc->b_abr = h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP && !h->param.rc.b_stat_read;
 521     rc->b_2pass = h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && h->param.rc.b_stat_read;
 522
 523     /* FIXME: use integers */
 524     if( h->param.i_fps_num > 0 && h->param.i_fps_den > 0 )
 525         rc->fps = (float) h->param.i_fps_num / h->param.i_fps_den;
 526     else
 527         rc->fps = 25.0;
 528
 529     if( h->param.rc.b_mb_tree )
 530     {
 531         h->param.rc.f_pb_factor = 1;
 532         rc->qcompress = 1;
 533     }
 534     else
 535         rc->qcompress = h->param.rc.f_qcompress;
 536
 537     rc->bitrate = h->param.rc.i_bitrate * 1000.;
 538     rc->rate_tolerance = h->param.rc.f_rate_tolerance;
 539     rc->nmb = h->mb.i_mb_count;
 540     rc->last_non_b_pict_type = -1;
 541     rc->cbr_decay = 1.0;
 542
 543     if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && h->param.rc.b_stat_read )
 544     {
 545         x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "constant rate-factor is incompatible with 2pass.\n");
 546         return -1;
 547     }
 548
 549     x264_ratecontrol_init_reconfigurable( h, 1 );
 550
 551     if( rc->rate_tolerance < 0.01 )
 552     {
 553         x264_log(h, X264_LOG_WARNING, "bitrate tolerance too small, using .01\n");
 554         rc->rate_tolerance = 0.01;
 555     }
 556
 557     h->mb.b_variable_qp = rc->b_vbv || h->param.rc.i_aq_mode;
 558
 559     if( rc->b_abr )
 560     {
 561         /* FIXME ABR_INIT_QP is actually used only in CRF */
 562 #define ABR_INIT_QP ( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF ? h->param.rc.f_rf_constant : 24 )
 563         rc->accum_p_norm = .01;
 564         rc->accum_p_qp = ABR_INIT_QP * rc->accum_p_norm;
 565         /* estimated ratio that produces a reasonable QP for the first I-frame */
 566         rc->cplxr_sum = .01 * pow( 7.0e5, rc->qcompress ) * pow( h->mb.i_mb_count, 0.5 );
 567         rc->wanted_bits_window = 1.0 * rc->bitrate / rc->fps;
 568         rc->last_non_b_pict_type = SLICE_TYPE_I;
 569     }
 570
 571     rc->ip_offset = 6.0 * log2f( h->param.rc.f_ip_factor );
 572     rc->pb_offset = 6.0 * log2f( h->param.rc.f_pb_factor );
 573     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = h->param.rc.i_qp_constant;
 574     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant - rc->ip_offset + 0.5, 0, 51 );
 575     rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant + rc->pb_offset + 0.5, 0, 51 );
 576     h->mb.ip_offset = rc->ip_offset + 0.5;
 577
 578     rc->lstep = pow( 2, h->param.rc.i_qp_step / 6.0 );
 579     rc->last_qscale = qp2qscale( 26 );
 580     int num_preds = h->param.b_sliced_threads * h->param.i_threads + 1;
 581     CHECKED_MALLOC( rc->pred, 5 * sizeof(predictor_t) * num_preds );
 582     CHECKED_MALLOC( rc->pred_b_from_p, sizeof(predictor_t) );
 583     for( int i = 0; i < 5; i++ )
 584     {
 585         rc->last_qscale_for[i] = qp2qscale( ABR_INIT_QP );
 586         rc->lmin[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
 587         rc->lmax[i] = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
 588         for( int j = 0; j < num_preds; j++ )
 589         {
 590             rc->pred[i+j*5].coeff= 2.0;
 591             rc->pred[i+j*5].count= 1.0;
 592             rc->pred[i+j*5].decay= 0.5;
 593             rc->pred[i+j*5].offset= 0.0;
 594         }
 595         for( int j = 0; j < 2; j++ )
 596         {
 597             rc->row_preds[i][j].coeff= .25;
 598             rc->row_preds[i][j].count= 1.0;
 599             rc->row_preds[i][j].decay= 0.5;
 600             rc->row_preds[i][j].offset= 0.0;
 601         }
 602     }
 603     *rc->pred_b_from_p = rc->pred[0];
 604
 605     if( parse_zones( h ) < 0 )
 606     {
 607         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to parse zones\n" );
 608         return -1;
 609     }
 610
 611     /* Load stat file and init 2pass algo */
 612     if( h->param.rc.b_stat_read )
 613     {
 614         char *p, *stats_in, *stats_buf;
 615
 616         /* read 1st pass stats */
 617         assert( h->param.rc.psz_stat_in );
 618         stats_buf = stats_in = x264_slurp_file( h->param.rc.psz_stat_in );
 619         if( !stats_buf )
 620         {
 621             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats file\n");
 622             return -1;
 623         }
 624         if( h->param.rc.b_mb_tree )
 625         {
 626             char *mbtree_stats_in = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_in, ".mbtree" );
 627             if( !mbtree_stats_in )
 628                 return -1;
 629             rc->p_mbtree_stat_file_in = fopen( mbtree_stats_in, "rb" );
 630             x264_free( mbtree_stats_in );
 631             if( !rc->p_mbtree_stat_file_in )
 632             {
 633                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats file\n");
 634                 return -1;
 635             }
 636         }
 637
 638         /* check whether 1st pass options were compatible with current options */
 639         if( !strncmp( stats_buf, "#options:", 9 ) )
 640         {
 641             int i, j;
 642             uint32_t k, l;
 643             char *opts = stats_buf;
 644             stats_in = strchr( stats_buf, '\n' );
 645             if( !stats_in )
 646                 return -1;
 647             *stats_in = '\0';
 648             stats_in++;
 649             if( sscanf( opts, "#options: %dx%d", &i, &j ) != 2 )
 650             {
 651                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "resolution specified in stats file not valid\n" );
 652                 return -1;
 653             }
 654             else if( h->param.rc.b_mb_tree && (i != h->param.i_width || j != h->param.i_height)  )
 655             {
 656                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "MB-tree doesn't support different resolution than 1st pass (%dx%d vs %dx%d)\n",
 657                           h->param.i_width, h->param.i_height, i, j );
 658                 return -1;
 659             }
 660
 661             if( ( p = strstr( opts, "timebase=" ) ) && sscanf( p, "timebase=%u/%u", &k, &l ) != 2 )
 662             {
 663                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "timebase specified in stats file not valid\n" );
 664                 return -1;
 665             }
 666             if( k != h->param.i_timebase_num || l != h->param.i_timebase_den )
 667             {
 668                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "timebase mismatch with 1st pass (%u/%u vs %u/%u)\n",
 669                           h->param.i_timebase_num, h->param.i_timebase_den, k, l );
 670                 return -1;
 671             }
 672
 673             CMP_OPT_FIRST_PASS( "wpredp", X264_MAX( 0, h->param.analyse.i_weighted_pred ) );
 674             CMP_OPT_FIRST_PASS( "bframes", h->param.i_bframe );
 675             CMP_OPT_FIRST_PASS( "b_pyramid", h->param.i_bframe_pyramid );
 676             CMP_OPT_FIRST_PASS( "intra_refresh", h->param.b_intra_refresh );
 677             CMP_OPT_FIRST_PASS( "keyint", h->param.i_keyint_max );
 678
 679             if( strstr( opts, "qp=0" ) && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
 680                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "1st pass was lossless, bitrate prediction will be inaccurate\n" );
 681
 682             if( !strstr( opts, "direct=3" ) && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
 683             {
 684                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "direct=auto not used on the first pass\n" );
 685                 h->mb.b_direct_auto_write = 1;
 686             }
 687
 688             if( ( p = strstr( opts, "b_adapt=" ) ) && sscanf( p, "b_adapt=%d", &i ) && i >= X264_B_ADAPT_NONE && i <= X264_B_ADAPT_TRELLIS )
 689                 h->param.i_bframe_adaptive = i;
 690             else if( h->param.i_bframe )
 691             {
 692                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "b_adapt method specified in stats file not valid\n" );
 693                 return -1;
 694             }
 695
 696             if( h->param.rc.b_mb_tree && ( p = strstr( opts, "rc_lookahead=" ) ) && sscanf( p, "rc_lookahead=%d", &i ) )
 697                 h->param.rc.i_lookahead = i;
 698         }
 699
 700         /* find number of pics */
 701         p = stats_in;
 702         int num_entries;
 703         for( num_entries = -1; p; num_entries++ )
 704             p = strchr( p + 1, ';' );
 705         if( !num_entries )
 706         {
 707             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "empty stats file\n");
 708             return -1;
 709         }
 710         rc->num_entries = num_entries;
 711
 712         if( h->param.i_frame_total < rc->num_entries && h->param.i_frame_total > 0 )
 713         {
 714             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "2nd pass has fewer frames than 1st pass (%d vs %d)\n",
 715                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
 716         }
 717         if( h->param.i_frame_total > rc->num_entries )
 718         {
 719             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d vs %d)\n",
 720                       h->param.i_frame_total, rc->num_entries );
 721             return -1;
 722         }
 723
 724         CHECKED_MALLOCZERO( rc->entry, rc->num_entries * sizeof(ratecontrol_entry_t) );
 725
 726         /* init all to skipped p frames */
 727         for( int i = 0; i < rc->num_entries; i++ )
 728         {
 729             ratecontrol_entry_t *rce = &rc->entry[i];
 730             rce->pict_type = SLICE_TYPE_P;
 731             rce->qscale = rce->new_qscale = qp2qscale( 20 );
 732             rce->misc_bits = rc->nmb + 10;
 733             rce->new_qp = 0;
 734         }
 735
 736         /* read stats */
 737         p = stats_in;
 738         for( int i = 0; i < rc->num_entries; i++ )
 739         {
 740             ratecontrol_entry_t *rce;
 741             int frame_number;
 742             char pict_type;
 743             int e;
 744             char *next;
 745             float qp;
 746             int ref;
 747
 748             next= strchr(p, ';');
 749             if( next )
 750                 *next++ = 0; //sscanf is unbelievably slow on long strings
 751             e = sscanf( p, " in:%d ", &frame_number );
 752
 753             if( frame_number < 0 || frame_number >= rc->num_entries )
 754             {
 755                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "bad frame number (%d) at stats line %d\n", frame_number, i );
 756                 return -1;
 757             }
 758             rce = &rc->entry[frame_number];
 759             rce->direct_mode = 0;
 760
 761             e += sscanf( p, " in:%*d out:%*d type:%c dur:%d cpbdur:%d q:%f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c",
 762                    &pict_type, &rce->i_duration, &rce->i_cpb_duration, &qp, &rce->tex_bits,
 763                    &rce->mv_bits, &rce->misc_bits, &rce->i_count, &rce->p_count,
 764                    &rce->s_count, &rce->direct_mode );
 765
 766             p = strstr( p, "ref:" );
 767             if( !p )
 768                 goto parse_error;
 769             p += 4;
 770             for( ref = 0; ref < 16; ref++ )
 771             {
 772                 if( sscanf( p, " %d", &rce->refcount[ref] ) != 1 )
 773                     break;
 774                 p = strchr( p+1, ' ' );
 775                 if( !p )
 776                     goto parse_error;
 777             }
 778             rce->refs = ref;
 779
 780             /* find weights */
 781             rce->i_weight_denom = -1;
 782             char *w = strchr( p, 'w' );
 783             if( w )
 784                 if( sscanf( w, "w:%hd,%hd,%hd", &rce->i_weight_denom, &rce->weight[0], &rce->weight[1] ) != 3 )
 785                     rce->i_weight_denom = -1;
 786
 787             if( pict_type != 'b' )
 788                 rce->kept_as_ref = 1;
 789             switch( pict_type )
 790             {
 791                 case 'I':
 792                     rce->frame_type = X264_TYPE_IDR;
 793                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_I;
 794                     break;
 795                 case 'i':
 796                     rce->frame_type = X264_TYPE_I;
 797                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_I;
 798                     break;
 799                 case 'P':
 800                     rce->frame_type = X264_TYPE_P;
 801                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_P;
 802                     break;
 803                 case 'B':
 804                     rce->frame_type = X264_TYPE_BREF;
 805                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_B;
 806                     break;
 807                 case 'b':
 808                     rce->frame_type = X264_TYPE_B;
 809                     rce->pict_type  = SLICE_TYPE_B;
 810                     break;
 811                 default:  e = -1; break;
 812             }
 813             if( e < 12 )
 814             {
 815 parse_error:
 816                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "statistics are damaged at line %d, parser out=%d\n", i, e );
 817                 return -1;
 818             }
 819             rce->qscale = qp2qscale( qp );
 820             p = next;
 821         }
 822
 823         x264_free( stats_buf );
 824
 825         if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR )
 826         {
 827             if( init_pass2( h ) < 0 )
 828                 return -1;
 829         } /* else we're using constant quant, so no need to run the bitrate allocation */
 830     }
 831
 832     /* Open output file */
 833     /* If input and output files are the same, output to a temp file
 834      * and move it to the real name only when it's complete */
 835     if( h->param.rc.b_stat_write )
 836     {
 837         char *p;
 838         rc->psz_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".temp" );
 839         if( !rc->psz_stat_file_tmpname )
 840             return -1;
 841
 842         rc->p_stat_file_out = fopen( rc->psz_stat_file_tmpname, "wb" );
 843         if( rc->p_stat_file_out == NULL )
 844         {
 845             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open stats file\n");
 846             return -1;
 847         }
 848
 849         p = x264_param2string( &h->param, 1 );
 850         if( p )
 851             fprintf( rc->p_stat_file_out, "#options: %s\n", p );
 852         x264_free( p );
 853         if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
 854         {
 855             rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree.temp" );
 856             rc->psz_mbtree_stat_file_name = x264_strcat_filename( h->param.rc.psz_stat_out, ".mbtree" );
 857             if( !rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname || !rc->psz_mbtree_stat_file_name )
 858                 return -1;
 859
 860             rc->p_mbtree_stat_file_out = fopen( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, "wb" );
 861             if( rc->p_mbtree_stat_file_out == NULL )
 862             {
 863                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_init: can't open mbtree stats file\n");
 864                 return -1;
 865             }
 866         }
 867     }
 868
 869     if( h->param.rc.b_mb_tree && (h->param.rc.b_stat_read || h->param.rc.b_stat_write) )
 870     {
 871         CHECKED_MALLOC( rc->qp_buffer[0], h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 872         if( h->param.i_bframe_pyramid && h->param.rc.b_stat_read )
 873             CHECKED_MALLOC( rc->qp_buffer[1], h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 874         rc->qpbuf_pos = -1;
 875     }
 876
 877     for( int i = 0; i<h->param.i_threads; i++ )
 878     {
 879         h->thread[i]->rc = rc+i;
 880         if( i )
 881         {
 882             rc[i] = rc[0];
 883             h->thread[i]->param = h->param;
 884             h->thread[i]->mb.b_variable_qp = h->mb.b_variable_qp;
 885         }
 886     }
 887
 888     return 0;
 889 fail:
 890     return -1;
 891 }
 892
 893 static int parse_zone( x264_t *h, x264_zone_t *z, char *p )
 894 {
 895     int len = 0;
 896     char *tok, UNUSED *saveptr=NULL;
 897     z->param = NULL;
 898     z->f_bitrate_factor = 1;
 899     if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,q=%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->i_qp, &len) )
 900         z->b_force_qp = 1;
 901     else if( 3 <= sscanf(p, "%u,%u,b=%f%n", &z->i_start, &z->i_end, &z->f_bitrate_factor, &len) )
 902         z->b_force_qp = 0;
 903     else if( 2 <= sscanf(p, "%u,%u%n", &z->i_start, &z->i_end, &len) )
 904         z->b_force_qp = 0;
 905     else
 906     {
 907         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: \"%s\"\n", p );
 908         return -1;
 909     }
 910     p += len;
 911     if( !*p )
 912         return 0;
 913     CHECKED_MALLOC( z->param, sizeof(x264_param_t) );
 914     memcpy( z->param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
 915     z->param->param_free = x264_free;
 916     while( (tok = strtok_r( p, ",", &saveptr )) )
 917     {
 918         char *val = strchr( tok, '=' );
 919         if( val )
 920         {
 921             *val = '\0';
 922             val++;
 923         }
 924         if( x264_param_parse( z->param, tok, val ) )
 925         {
 926             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone param: %s = %s\n", tok, val );
 927             return -1;
 928         }
 929         p = NULL;
 930     }
 931     return 0;
 932 fail:
 933     return -1;
 934 }
 935
 936 static int parse_zones( x264_t *h )
 937 {
 938     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
 939     if( h->param.rc.psz_zones && !h->param.rc.i_zones )
 940     {
 941         char *psz_zones, *p;
 942         CHECKED_MALLOC( psz_zones, strlen( h->param.rc.psz_zones )+1 );
 943         strcpy( psz_zones, h->param.rc.psz_zones );
 944         h->param.rc.i_zones = 1;
 945         for( p = psz_zones; *p; p++ )
 946             h->param.rc.i_zones += (*p == '/');
 947         CHECKED_MALLOC( h->param.rc.zones, h->param.rc.i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
 948         p = psz_zones;
 949         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
 950         {
 951             int i_tok = strcspn( p, "/" );
 952             p[i_tok] = 0;
 953             if( parse_zone( h, &h->param.rc.zones[i], p ) )
 954                 return -1;
 955             p += i_tok + 1;
 956         }
 957         x264_free( psz_zones );
 958     }
 959
 960     if( h->param.rc.i_zones > 0 )
 961     {
 962         for( int i = 0; i < h->param.rc.i_zones; i++ )
 963         {
 964             x264_zone_t z = h->param.rc.zones[i];
 965             if( z.i_start < 0 || z.i_start > z.i_end )
 966             {
 967                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: start=%d end=%d\n",
 968                           z.i_start, z.i_end );
 969                 return -1;
 970             }
 971             else if( !z.b_force_qp && z.f_bitrate_factor <= 0 )
 972             {
 973                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "invalid zone: bitrate_factor=%f\n",
 974                           z.f_bitrate_factor );
 975                 return -1;
 976             }
 977         }
 978
 979         rc->i_zones = h->param.rc.i_zones + 1;
 980         CHECKED_MALLOC( rc->zones, rc->i_zones * sizeof(x264_zone_t) );
 981         memcpy( rc->zones+1, h->param.rc.zones, (rc->i_zones-1) * sizeof(x264_zone_t) );
 982
 983         // default zone to fall back to if none of the others match
 984         rc->zones[0].i_start = 0;
 985         rc->zones[0].i_end = INT_MAX;
 986         rc->zones[0].b_force_qp = 0;
 987         rc->zones[0].f_bitrate_factor = 1;
 988         CHECKED_MALLOC( rc->zones[0].param, sizeof(x264_param_t) );
 989         memcpy( rc->zones[0].param, &h->param, sizeof(x264_param_t) );
 990         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
 991         {
 992             if( !rc->zones[i].param )
 993                 rc->zones[i].param = rc->zones[0].param;
 994         }
 995     }
 996
 997     return 0;
 998 fail:
 999     return -1;
1000 }
1001
1002 static x264_zone_t *get_zone( x264_t *h, int frame_num )
1003 {
1004     for( int i = h->rc->i_zones - 1; i >= 0; i-- )
1005     {
1006         x264_zone_t *z = &h->rc->zones[i];
1007         if( frame_num >= z->i_start && frame_num <= z->i_end )
1008             return z;
1009     }
1010     return NULL;
1011 }
1012
1013 void x264_ratecontrol_summary( x264_t *h )
1014 {
1015     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1016     if( rc->b_abr && h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_ABR && rc->cbr_decay > .9999 )
1017     {
1018         double base_cplx = h->mb.i_mb_count * (h->param.i_bframe ? 120 : 80);
1019         double mbtree_offset = h->param.rc.b_mb_tree ? (1.0-h->param.rc.f_qcompress)*13.5 : 0;
1020         x264_log( h, X264_LOG_INFO, "final ratefactor: %.2f\n",
1021                   qscale2qp( pow( base_cplx, 1 - rc->qcompress )
1022                              * rc->cplxr_sum / rc->wanted_bits_window ) - mbtree_offset );
1023     }
1024 }
1025
1026 void x264_ratecontrol_delete( x264_t *h )
1027 {
1028     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1029     int b_regular_file;
1030
1031     if( rc->p_stat_file_out )
1032     {
1033         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_stat_file_out );
1034         fclose( rc->p_stat_file_out );
1035         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1036             if( rename( rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out ) != 0 )
1037             {
1038                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1039                           rc->psz_stat_file_tmpname, h->param.rc.psz_stat_out );
1040             }
1041         x264_free( rc->psz_stat_file_tmpname );
1042     }
1043     if( rc->p_mbtree_stat_file_out )
1044     {
1045         b_regular_file = x264_is_regular_file( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1046         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_out );
1047         if( h->i_frame >= rc->num_entries && b_regular_file )
1048             if( rename( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name ) != 0 )
1049             {
1050                 x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "failed to rename \"%s\" to \"%s\"\n",
1051                           rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname, rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1052             }
1053         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_tmpname );
1054         x264_free( rc->psz_mbtree_stat_file_name );
1055     }
1056     if( rc->p_mbtree_stat_file_in )
1057         fclose( rc->p_mbtree_stat_file_in );
1058     x264_free( rc->pred );
1059     x264_free( rc->pred_b_from_p );
1060     x264_free( rc->entry );
1061     x264_free( rc->qp_buffer[0] );
1062     x264_free( rc->qp_buffer[1] );
1063     if( rc->zones )
1064     {
1065         x264_free( rc->zones[0].param );
1066         for( int i = 1; i < rc->i_zones; i++ )
1067             if( rc->zones[i].param != rc->zones[0].param && rc->zones[i].param->param_free )
1068                 rc->zones[i].param->param_free( rc->zones[i].param );
1069         x264_free( rc->zones );
1070     }
1071     x264_free( rc );
1072 }
1073
1074 static void accum_p_qp_update( x264_t *h, float qp )
1075 {
1076     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1077     rc->accum_p_qp   *= .95;
1078     rc->accum_p_norm *= .95;
1079     rc->accum_p_norm += 1;
1080     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
1081         rc->accum_p_qp += qp + rc->ip_offset;
1082     else
1083         rc->accum_p_qp += qp;
1084 }
1085
1086 /* Before encoding a frame, choose a QP for it */
1087 void x264_ratecontrol_start( x264_t *h, int i_force_qp, int overhead )
1088 {
1089     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1090     ratecontrol_entry_t *rce = NULL;
1091     x264_zone_t *zone = get_zone( h, h->fenc->i_frame );
1092     float q;
1093
1094     x264_emms();
1095
1096     if( zone && (!rc->prev_zone || zone->param != rc->prev_zone->param) )
1097         x264_encoder_reconfig( h, zone->param );
1098     rc->prev_zone = zone;
1099
1100     rc->qp_force = i_force_qp;
1101
1102     if( h->param.rc.b_stat_read )
1103     {
1104         int frame = h->fenc->i_frame;
1105         assert( frame >= 0 && frame < rc->num_entries );
1106         rce = h->rc->rce = &h->rc->entry[frame];
1107
1108         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B
1109             && h->param.analyse.i_direct_mv_pred == X264_DIRECT_PRED_AUTO )
1110         {
1111             h->sh.b_direct_spatial_mv_pred = ( rce->direct_mode == 's' );
1112             h->mb.b_direct_auto_read = ( rce->direct_mode == 's' || rce->direct_mode == 't' );
1113         }
1114     }
1115
1116     if( rc->b_vbv )
1117     {
1118         memset( h->fdec->i_row_bits, 0, h->sps->i_mb_height * sizeof(int) );
1119         rc->row_pred = &rc->row_preds[h->sh.i_type];
1120         rc->buffer_rate = h->fenc->i_cpb_duration * rc->vbv_max_rate * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1121         update_vbv_plan( h, overhead );
1122
1123         const x264_level_t *l = x264_levels;
1124         while( l->level_idc != 0 && l->level_idc != h->param.i_level_idc )
1125             l++;
1126
1127         int mincr = l->mincr;
1128
1129         /* Blu-ray requires this */
1130         if( l->level_idc == 41 && h->param.i_nal_hrd )
1131             mincr = 4;
1132
1133         /* The spec has a bizarre special case for the first frame. */
1134         if( h->i_frame == 0 )
1135         {
1136             //384 * ( Max( PicSizeInMbs, fR * MaxMBPS ) + MaxMBPS * ( tr( 0 ) - tr,n( 0 ) ) ) / MinCR
1137             double fr = 1. / 172;
1138             int pic_size_in_mbs = h->sps->i_mb_width * h->sps->i_mb_height;
1139             rc->frame_size_maximum = 384 * 8 * X264_MAX( pic_size_in_mbs, fr*l->mbps ) / mincr;
1140         }
1141         else
1142         {
1143             //384 * MaxMBPS * ( tr( n ) - tr( n - 1 ) ) / MinCR
1144             rc->frame_size_maximum = 384 * 8 * ((double)h->fenc->i_cpb_duration * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale) * l->mbps / mincr;
1145         }
1146     }
1147
1148     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1149         rc->bframes = h->fenc->i_bframes;
1150
1151     if( i_force_qp )
1152     {
1153         q = i_force_qp - 1;
1154     }
1155     else if( rc->b_abr )
1156     {
1157         q = qscale2qp( rate_estimate_qscale( h ) );
1158     }
1159     else if( rc->b_2pass )
1160     {
1161         rce->new_qscale = rate_estimate_qscale( h );
1162         q = qscale2qp( rce->new_qscale );
1163     }
1164     else /* CQP */
1165     {
1166         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B && h->fdec->b_kept_as_ref )
1167             q = ( rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_B ] + rc->qp_constant[ SLICE_TYPE_P ] ) / 2;
1168         else
1169             q = rc->qp_constant[ h->sh.i_type ];
1170
1171         if( zone )
1172         {
1173             if( zone->b_force_qp )
1174                 q += zone->i_qp - rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P];
1175             else
1176                 q -= 6*log2f( zone->f_bitrate_factor );
1177         }
1178     }
1179
1180     q = x264_clip3f( q, h->param.rc.i_qp_min, h->param.rc.i_qp_max );
1181
1182     rc->qpa_rc =
1183     rc->qpa_aq = 0;
1184     rc->qpm =
1185     rc->qp = x264_clip3( (int)(q + 0.5), 0, 51 );
1186     h->fdec->f_qp_avg_rc =
1187     h->fdec->f_qp_avg_aq =
1188     rc->f_qpm = q;
1189     if( rce )
1190         rce->new_qp = rc->qp;
1191
1192     accum_p_qp_update( h, rc->f_qpm );
1193
1194     if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1195         rc->last_non_b_pict_type = h->sh.i_type;
1196 }
1197
1198 static double predict_row_size( x264_t *h, int y, int qp )
1199 {
1200     /* average between two predictors:
1201      * absolute SATD, and scaled bit cost of the colocated row in the previous frame */
1202     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1203     double pred_s = predict_size( rc->row_pred[0], qp2qscale( qp ), h->fdec->i_row_satd[y] );
1204     double pred_t = 0;
1205     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I || qp >= h->fref0[0]->i_row_qp[y] )
1206     {
1207         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P
1208             && h->fref0[0]->i_type == h->fdec->i_type
1209             && h->fref0[0]->i_row_satd[y] > 0
1210             && (abs(h->fref0[0]->i_row_satd[y] - h->fdec->i_row_satd[y]) < h->fdec->i_row_satd[y]/2))
1211         {
1212             pred_t = h->fref0[0]->i_row_bits[y] * h->fdec->i_row_satd[y] / h->fref0[0]->i_row_satd[y]
1213                      * qp2qscale( h->fref0[0]->i_row_qp[y] ) / qp2qscale( qp );
1214         }
1215         if( pred_t == 0 )
1216             pred_t = pred_s;
1217         return (pred_s + pred_t) / 2;
1218     }
1219     /* Our QP is lower than the reference! */
1220     else
1221     {
1222         double pred_intra = predict_size( rc->row_pred[1], qp2qscale( qp ), h->fdec->i_row_satds[0][0][y] );
1223         /* Sum: better to overestimate than underestimate by using only one of the two predictors. */
1224         return pred_intra + pred_s;
1225     }
1226 }
1227
1228 static double row_bits_so_far( x264_t *h, int y )
1229 {
1230     double bits = 0;
1231     for( int i = h->i_threadslice_start; i <= y; i++ )
1232         bits += h->fdec->i_row_bits[i];
1233     return bits;
1234 }
1235
1236 static double predict_row_size_sum( x264_t *h, int y, int qp )
1237 {
1238     double bits = row_bits_so_far(h, y);
1239     for( int i = y+1; i < h->i_threadslice_end; i++ )
1240         bits += predict_row_size( h, i, qp );
1241     return bits;
1242 }
1243
1244
1245 void x264_ratecontrol_mb( x264_t *h, int bits )
1246 {
1247     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1248     const int y = h->mb.i_mb_y;
1249
1250     x264_emms();
1251
1252     h->fdec->i_row_bits[y] += bits;
1253     rc->qpa_rc += rc->f_qpm;
1254     rc->qpa_aq += h->mb.i_qp;
1255
1256     if( h->mb.i_mb_x != h->sps->i_mb_width - 1 || !rc->b_vbv )
1257         return;
1258
1259     h->fdec->i_row_qp[y] = rc->qpm;
1260
1261     update_predictor( rc->row_pred[0], qp2qscale( rc->qpm ), h->fdec->i_row_satd[y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1262     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && rc->qpm < h->fref0[0]->i_row_qp[y] )
1263         update_predictor( rc->row_pred[1], qp2qscale( rc->qpm ), h->fdec->i_row_satds[0][0][y], h->fdec->i_row_bits[y] );
1264
1265     /* tweak quality based on difference from predicted size */
1266     if( y < h->i_threadslice_end-1 )
1267     {
1268         int prev_row_qp = h->fdec->i_row_qp[y];
1269         int i_qp_min = X264_MAX( prev_row_qp - h->param.rc.i_qp_step, h->param.rc.i_qp_min );
1270         int i_qp_absolute_max = h->param.rc.i_qp_max;
1271         if( rc->rate_factor_max_increment )
1272             i_qp_absolute_max = X264_MIN( i_qp_absolute_max, rc->qp_novbv + rc->rate_factor_max_increment );
1273         int i_qp_max = X264_MIN( prev_row_qp + h->param.rc.i_qp_step, i_qp_absolute_max );
1274
1275         /* B-frames shouldn't use lower QP than their reference frames. */
1276         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1277         {
1278             i_qp_min = X264_MAX( i_qp_min, X264_MAX( h->fref0[0]->i_row_qp[y+1], h->fref1[0]->i_row_qp[y+1] ) );
1279             rc->qpm = X264_MAX( rc->qpm, i_qp_min );
1280         }
1281
1282         float buffer_left_planned = rc->buffer_fill - rc->frame_size_planned;
1283         float slice_size_planned = h->param.b_sliced_threads ? rc->slice_size_planned : rc->frame_size_planned;
1284         float size_of_other_slices = 0;
1285         if( h->param.b_sliced_threads )
1286         {
1287             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1288                 if( h != h->thread[i] )
1289                     size_of_other_slices += h->thread[i]->rc->frame_size_estimated;
1290         }
1291         else
1292             rc->max_frame_error = X264_MAX( 0.05, 1.0 / (h->sps->i_mb_width) );
1293
1294         /* More threads means we have to be more cautious in letting ratecontrol use up extra bits. */
1295         float rc_tol = buffer_left_planned / h->param.i_threads * rc->rate_tolerance;
1296         int b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1297
1298         /* Don't modify the row QPs until a sufficent amount of the bits of the frame have been processed, in case a flat */
1299         /* area at the top of the frame was measured inaccurately. */
1300         if( row_bits_so_far( h, y ) < 0.05 * slice_size_planned )
1301             return;
1302
1303         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_I )
1304             rc_tol /= 2;
1305
1306         if( !rc->b_vbv_min_rate )
1307             i_qp_min = X264_MAX( i_qp_min, h->sh.i_qp );
1308
1309         while( rc->qpm < i_qp_max
1310                && ((b1 > rc->frame_size_planned + rc_tol) ||
1311                    (rc->buffer_fill - b1 < buffer_left_planned * 0.5) ||
1312                    (b1 > rc->frame_size_planned && rc->qpm < rc->qp_novbv)) )
1313         {
1314             rc->qpm ++;
1315             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1316         }
1317
1318         while( rc->qpm > i_qp_min
1319                && (rc->qpm > h->fdec->i_row_qp[0] || rc->single_frame_vbv)
1320                && ((b1 < rc->frame_size_planned * 0.8 && rc->qpm <= prev_row_qp)
1321                || b1 < (rc->buffer_fill - rc->buffer_size + rc->buffer_rate) * 1.1) )
1322         {
1323             rc->qpm --;
1324             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1325         }
1326
1327         /* avoid VBV underflow or MinCR violation */
1328         while( (rc->qpm < i_qp_absolute_max)
1329                && ((rc->buffer_fill - b1 < rc->buffer_rate * rc->max_frame_error) ||
1330                    (rc->frame_size_maximum - b1 < rc->frame_size_maximum * rc->max_frame_error)))
1331         {
1332             rc->qpm ++;
1333             b1 = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm ) + size_of_other_slices;
1334         }
1335
1336         h->rc->frame_size_estimated = predict_row_size_sum( h, y, rc->qpm );
1337     }
1338
1339     /* loses the fractional part of the frame-wise qp */
1340     rc->f_qpm = rc->qpm;
1341 }
1342
1343 int x264_ratecontrol_qp( x264_t *h )
1344 {
1345     return h->rc->qpm;
1346 }
1347
1348 /* In 2pass, force the same frame types as in the 1st pass */
1349 int x264_ratecontrol_slice_type( x264_t *h, int frame_num )
1350 {
1351     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1352     if( h->param.rc.b_stat_read )
1353     {
1354         if( frame_num >= rc->num_entries )
1355         {
1356             /* We could try to initialize everything required for ABR and
1357              * adaptive B-frames, but that would be complicated.
1358              * So just calculate the average QP used so far. */
1359             h->param.rc.i_qp_constant = (h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P] == 0) ? 24
1360                                       : 1 + h->stat.f_frame_qp[SLICE_TYPE_P] / h->stat.i_frame_count[SLICE_TYPE_P];
1361             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_P] = x264_clip3( h->param.rc.i_qp_constant, 0, 51 );
1362             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_I] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
1363             rc->qp_constant[SLICE_TYPE_B] = x264_clip3( (int)( qscale2qp( qp2qscale( h->param.rc.i_qp_constant ) * fabs( h->param.rc.f_pb_factor )) + 0.5 ), 0, 51 );
1364
1365             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "2nd pass has more frames than 1st pass (%d)\n", rc->num_entries);
1366             x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "continuing anyway, at constant QP=%d\n", h->param.rc.i_qp_constant);
1367             if( h->param.i_bframe_adaptive )
1368                 x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "disabling adaptive B-frames\n");
1369
1370             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
1371             {
1372                 h->thread[i]->rc->b_abr = 0;
1373                 h->thread[i]->rc->b_2pass = 0;
1374                 h->thread[i]->param.rc.i_rc_method = X264_RC_CQP;
1375                 h->thread[i]->param.rc.b_stat_read = 0;
1376                 h->thread[i]->param.i_bframe_adaptive = 0;
1377                 h->thread[i]->param.i_scenecut_threshold = 0;
1378                 h->thread[i]->param.rc.b_mb_tree = 0;
1379                 if( h->thread[i]->param.i_bframe > 1 )
1380                     h->thread[i]->param.i_bframe = 1;
1381             }
1382             return X264_TYPE_AUTO;
1383         }
1384         return rc->entry[frame_num].frame_type;
1385     }
1386     else
1387         return X264_TYPE_AUTO;
1388 }
1389
1390 void x264_ratecontrol_set_weights( x264_t *h, x264_frame_t *frm )
1391 {
1392     ratecontrol_entry_t *rce = &h->rc->entry[frm->i_frame];
1393     if( h->param.analyse.i_weighted_pred <= 0 )
1394         return;
1395     if( rce->i_weight_denom >= 0 )
1396         SET_WEIGHT( frm->weight[0][0], 1, rce->weight[0], rce->i_weight_denom, rce->weight[1] );
1397 }
1398
1399 /* After encoding one frame, save stats and update ratecontrol state */
1400 int x264_ratecontrol_end( x264_t *h, int bits, int *filler )
1401 {
1402     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
1403     const int *mbs = h->stat.frame.i_mb_count;
1404
1405     x264_emms();
1406
1407     h->stat.frame.i_mb_count_skip = mbs[P_SKIP] + mbs[B_SKIP];
1408     h->stat.frame.i_mb_count_i = mbs[I_16x16] + mbs[I_8x8] + mbs[I_4x4];
1409     h->stat.frame.i_mb_count_p = mbs[P_L0] + mbs[P_8x8];
1410     for( int i = B_DIRECT; i < B_8x8; i++ )
1411         h->stat.frame.i_mb_count_p += mbs[i];
1412
1413     h->fdec->f_qp_avg_rc = rc->qpa_rc /= h->mb.i_mb_count;
1414     h->fdec->f_qp_avg_aq = rc->qpa_aq /= h->mb.i_mb_count;
1415
1416     if( h->param.rc.b_stat_write )
1417     {
1418         char c_type = h->sh.i_type==SLICE_TYPE_I ? (h->fenc->i_poc==0 ? 'I' : 'i')
1419                     : h->sh.i_type==SLICE_TYPE_P ? 'P'
1420                     : h->fenc->b_kept_as_ref ? 'B' : 'b';
1421         int dir_frame = h->stat.frame.i_direct_score[1] - h->stat.frame.i_direct_score[0];
1422         int dir_avg = h->stat.i_direct_score[1] - h->stat.i_direct_score[0];
1423         char c_direct = h->mb.b_direct_auto_write ?
1424                         ( dir_frame>0 ? 's' : dir_frame<0 ? 't' :
1425                           dir_avg>0 ? 's' : dir_avg<0 ? 't' : '-' )
1426                         : '-';
1427         if( fprintf( rc->p_stat_file_out,
1428                  "in:%d out:%d type:%c dur:%d cpbdur:%d q:%.2f tex:%d mv:%d misc:%d imb:%d pmb:%d smb:%d d:%c ref:",
1429                  h->fenc->i_frame, h->i_frame,
1430                  c_type, h->fenc->i_duration,
1431                  h->fenc->i_cpb_duration, rc->qpa_rc,
1432                  h->stat.frame.i_tex_bits,
1433                  h->stat.frame.i_mv_bits,
1434                  h->stat.frame.i_misc_bits,
1435                  h->stat.frame.i_mb_count_i,
1436                  h->stat.frame.i_mb_count_p,
1437                  h->stat.frame.i_mb_count_skip,
1438                  c_direct) < 0 )
1439             goto fail;
1440
1441         /* Only write information for reference reordering once. */
1442         int use_old_stats = h->param.rc.b_stat_read && rc->rce->refs > 1;
1443         for( int i = 0; i < (use_old_stats ? rc->rce->refs : h->i_ref0); i++ )
1444         {
1445             int refcount = use_old_stats         ? rc->rce->refcount[i]
1446                          : h->param.b_interlaced ? h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2]
1447                                                  + h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i*2+1]
1448                          :                         h->stat.frame.i_mb_count_ref[0][i];
1449             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "%d ", refcount ) < 0 )
1450                 goto fail;
1451         }
1452
1453         if( h->sh.weight[0][0].weightfn )
1454         {
1455             if( fprintf( rc->p_stat_file_out, "w:%"PRId32",%"PRId32",%"PRId32, h->sh.weight[0][0].i_denom, h->sh.weight[0][0].i_scale, h->sh.weight[0][0].i_offset ) < 0 )
1456                 goto fail;
1457         }
1458
1459         if( fprintf( rc->p_stat_file_out, ";\n") < 0 )
1460             goto fail;
1461
1462         /* Don't re-write the data in multi-pass mode. */
1463         if( h->param.rc.b_mb_tree && h->fenc->b_kept_as_ref && !h->param.rc.b_stat_read )
1464         {
1465             uint8_t i_type = h->sh.i_type;
1466             /* Values are stored as big-endian FIX8.8 */
1467             for( int i = 0; i < h->mb.i_mb_count; i++ )
1468                 rc->qp_buffer[0][i] = endian_fix16( h->fenc->f_qp_offset[i]*256.0 );
1469             if( fwrite( &i_type, 1, 1, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < 1 )
1470                 goto fail;
1471             if( fwrite( rc->qp_buffer[0], sizeof(uint16_t), h->mb.i_mb_count, rc->p_mbtree_stat_file_out ) < h->mb.i_mb_count )
1472                 goto fail;
1473         }
1474     }
1475
1476     if( rc->b_abr )
1477     {
1478         if( h->sh.i_type != SLICE_TYPE_B )
1479             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / rc->last_rceq;
1480         else
1481         {
1482             /* Depends on the fact that B-frame's QP is an offset from the following P-frame's.
1483              * Not perfectly accurate with B-refs, but good enough. */
1484             rc->cplxr_sum += bits * qp2qscale( rc->qpa_rc ) / (rc->last_rceq * fabs( h->param.rc.f_pb_factor ));
1485         }
1486         rc->cplxr_sum *= rc->cbr_decay;
1487         double frame_duration = (double)h->fenc->i_duration * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1488
1489         rc->wanted_bits_window += frame_duration * rc->bitrate;
1490         rc->wanted_bits_window *= rc->cbr_decay;
1491     }
1492
1493     if( rc->b_2pass )
1494         rc->expected_bits_sum += qscale2bits( rc->rce, qp2qscale( rc->rce->new_qp ) );
1495
1496     if( h->mb.b_variable_qp )
1497     {
1498         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
1499         {
1500             rc->bframe_bits += bits;
1501             if( h->fenc->b_last_minigop_bframe )
1502             {
1503                 update_predictor( rc->pred_b_from_p, qp2qscale( rc->qpa_rc ),
1504                                   h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd, rc->bframe_bits / rc->bframes );
1505                 rc->bframe_bits = 0;
1506             }
1507         }
1508     }
1509
1510     *filler = update_vbv( h, bits );
1511
1512     if( h->sps->vui.b_nal_hrd_parameters_present )
1513     {
1514         if( h->fenc->i_frame == 0 )
1515         {
1516             // access unit initialises the HRD
1517             h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = 0;
1518             rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1519             rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1520             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit = (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1521         }
1522         else
1523         {
1524             h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time = rc->nrt_first_access_unit + (double)h->fenc->i_cpb_delay *
1525                                                    h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1526
1527             double cpb_earliest_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time - (double)rc->initial_cpb_removal_delay / 90000;
1528             if( h->fenc->b_keyframe )
1529             {
1530                  rc->nrt_first_access_unit = h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1531                  rc->initial_cpb_removal_delay = h->initial_cpb_removal_delay;
1532                  rc->initial_cpb_removal_delay_offset = h->initial_cpb_removal_delay_offset;
1533             }
1534             else
1535                  cpb_earliest_arrival_time -= (double)rc->initial_cpb_removal_delay_offset / 90000;
1536
1537             if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd )
1538                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time;
1539             else
1540                 h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time = X264_MAX( rc->previous_cpb_final_arrival_time, cpb_earliest_arrival_time );
1541         }
1542         int filler_bits = *filler ? X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), *filler )*8 : 0;
1543         // Equation C-6
1544         h->fenc->hrd_timing.cpb_final_arrival_time = rc->previous_cpb_final_arrival_time = h->fenc->hrd_timing.cpb_initial_arrival_time +
1545                                                      (double)(bits + filler_bits) / h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
1546
1547         h->fenc->hrd_timing.dpb_output_time = (double)h->fenc->i_dpb_output_delay * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale +
1548                                               h->fenc->hrd_timing.cpb_removal_time;
1549     }
1550
1551     return 0;
1552 fail:
1553     x264_log(h, X264_LOG_ERROR, "ratecontrol_end: stats file could not be written to\n");
1554     return -1;
1555 }
1556
1557 /****************************************************************************
1558  * 2 pass functions
1559  ***************************************************************************/
1560
1561 /**
1562  * modify the bitrate curve from pass1 for one frame
1563  */
1564 static double get_qscale(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double rate_factor, int frame_num)
1565 {
1566     x264_ratecontrol_t *rcc= h->rc;
1567     x264_zone_t *zone = get_zone( h, frame_num );
1568     double q = pow( rce->blurred_complexity, 1 - rcc->qcompress );
1569
1570     // avoid NaN's in the rc_eq
1571     if( !isfinite(q) || rce->tex_bits + rce->mv_bits == 0 )
1572         q = rcc->last_qscale_for[rce->pict_type];
1573     else
1574     {
1575         rcc->last_rceq = q;
1576         q /= rate_factor;
1577         rcc->last_qscale = q;
1578     }
1579
1580     if( zone )
1581     {
1582         if( zone->b_force_qp )
1583             q = qp2qscale( zone->i_qp );
1584         else
1585             q /= zone->f_bitrate_factor;
1586     }
1587
1588     return q;
1589 }
1590
1591 static double get_diff_limited_q(x264_t *h, ratecontrol_entry_t *rce, double q)
1592 {
1593     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1594     const int pict_type = rce->pict_type;
1595
1596     // force I/B quants as a function of P quants
1597     const double last_p_q    = rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P];
1598     const double last_non_b_q= rcc->last_qscale_for[rcc->last_non_b_pict_type];
1599     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
1600     {
1601         double iq = q;
1602         double pq = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
1603         double ip_factor = fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
1604         /* don't apply ip_factor if the following frame is also I */
1605         if( rcc->accum_p_norm <= 0 )
1606             q = iq;
1607         else if( h->param.rc.f_ip_factor < 0 )
1608             q = iq / ip_factor;
1609         else if( rcc->accum_p_norm >= 1 )
1610             q = pq / ip_factor;
1611         else
1612             q = rcc->accum_p_norm * pq / ip_factor + (1 - rcc->accum_p_norm) * iq;
1613     }
1614     else if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
1615     {
1616         if( h->param.rc.f_pb_factor > 0 )
1617             q = last_non_b_q;
1618         if( !rce->kept_as_ref )
1619             q *= fabs( h->param.rc.f_pb_factor );
1620     }
1621     else if( pict_type == SLICE_TYPE_P
1622              && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_P
1623              && rce->tex_bits == 0 )
1624     {
1625         q = last_p_q;
1626     }
1627
1628     /* last qscale / qdiff stuff */
1629     if( rcc->last_non_b_pict_type == pict_type &&
1630         (pict_type!=SLICE_TYPE_I || rcc->last_accum_p_norm < 1) )
1631     {
1632         double last_q = rcc->last_qscale_for[pict_type];
1633         double max_qscale = last_q * rcc->lstep;
1634         double min_qscale = last_q / rcc->lstep;
1635
1636         if     ( q > max_qscale ) q = max_qscale;
1637         else if( q < min_qscale ) q = min_qscale;
1638     }
1639
1640     rcc->last_qscale_for[pict_type] = q;
1641     if( pict_type != SLICE_TYPE_B )
1642         rcc->last_non_b_pict_type = pict_type;
1643     if( pict_type == SLICE_TYPE_I )
1644     {
1645         rcc->last_accum_p_norm = rcc->accum_p_norm;
1646         rcc->accum_p_norm = 0;
1647         rcc->accum_p_qp = 0;
1648     }
1649     if( pict_type == SLICE_TYPE_P )
1650     {
1651         float mask = 1 - pow( (float)rce->i_count / rcc->nmb, 2 );
1652         rcc->accum_p_qp   = mask * (qscale2qp( q ) + rcc->accum_p_qp);
1653         rcc->accum_p_norm = mask * (1 + rcc->accum_p_norm);
1654     }
1655     return q;
1656 }
1657
1658 static double predict_size( predictor_t *p, double q, double var )
1659 {
1660      return (p->coeff*var + p->offset) / (q*p->count);
1661 }
1662
1663 static void update_predictor( predictor_t *p, double q, double var, double bits )
1664 {
1665     const double range = 1.5;
1666     if( var < 10 )
1667         return;
1668     double old_coeff = p->coeff / p->count;
1669     double new_coeff = bits*q / var;
1670     double new_coeff_clipped = x264_clip3f( new_coeff, old_coeff/range, old_coeff*range );
1671     double new_offset = bits*q - new_coeff_clipped * var;
1672     if( new_offset >= 0 )
1673         new_coeff = new_coeff_clipped;
1674     else
1675         new_offset = 0;
1676     p->count  *= p->decay;
1677     p->coeff  *= p->decay;
1678     p->offset *= p->decay;
1679     p->count  ++;
1680     p->coeff  += new_coeff;
1681     p->offset += new_offset;
1682 }
1683
1684 // update VBV after encoding a frame
1685 static int update_vbv( x264_t *h, int bits )
1686 {
1687     int filler = 0;
1688
1689     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1690     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
1691
1692     if( rcc->last_satd >= h->mb.i_mb_count )
1693         update_predictor( &rct->pred[h->sh.i_type], qp2qscale( rcc->qpa_rc ), rcc->last_satd, bits );
1694
1695     if( !rcc->b_vbv )
1696         return filler;
1697
1698     rct->buffer_fill_final -= bits;
1699
1700     if( rct->buffer_fill_final < 0 )
1701         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "VBV underflow (frame %d, %.0f bits)\n", h->i_frame, rct->buffer_fill_final );
1702     rct->buffer_fill_final = X264_MAX( rct->buffer_fill_final, 0 );
1703     rct->buffer_fill_final += rcc->buffer_rate;
1704
1705     if( h->sps->vui.hrd.b_cbr_hrd && rct->buffer_fill_final > rcc->buffer_size )
1706     {
1707         filler = ceil( (rct->buffer_fill_final - rcc->buffer_size) / 8 );
1708         rct->buffer_fill_final -= X264_MAX( (FILLER_OVERHEAD - h->param.b_annexb), filler ) * 8;
1709     }
1710     else
1711         rct->buffer_fill_final = X264_MIN( rct->buffer_fill_final, rcc->buffer_size );
1712
1713     return filler;
1714 }
1715
1716 int x264_hrd_fullness( x264_t *h )
1717 {
1718     x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[0]->rc;
1719     double cpb_bits = rct->buffer_fill_final;
1720     double bps = h->sps->vui.hrd.i_bit_rate_unscaled;
1721     double cpb_size = h->sps->vui.hrd.i_cpb_size_unscaled;
1722     double cpb_fullness = 90000.0*cpb_bits/bps;
1723
1724     if( cpb_bits < 0 || cpb_bits > cpb_size )
1725     {
1726          x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "CPB %s: %.0lf bits in a %.0lf-bit buffer\n",
1727                    cpb_bits < 0 ? "underflow" : "overflow", cpb_bits, cpb_size );
1728     }
1729
1730     h->initial_cpb_removal_delay_offset = 90000.0*(cpb_size - cpb_bits)/bps;
1731
1732     return x264_clip3f( cpb_fullness + 0.5, 0, 90000.0*cpb_size/bps ); // just lie if we are in a weird state
1733 }
1734
1735 // provisionally update VBV according to the planned size of all frames currently in progress
1736 static void update_vbv_plan( x264_t *h, int overhead )
1737 {
1738     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1739     rcc->buffer_fill = h->thread[0]->rc->buffer_fill_final;
1740     if( h->i_thread_frames > 1 )
1741     {
1742         int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
1743         for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
1744         {
1745             x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
1746             double bits = t->rc->frame_size_planned;
1747             if( !t->b_thread_active )
1748                 continue;
1749             bits  = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
1750             rcc->buffer_fill -= bits;
1751             rcc->buffer_fill = X264_MAX( rcc->buffer_fill, 0 );
1752             rcc->buffer_fill += t->rc->buffer_rate;
1753             rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
1754         }
1755     }
1756     rcc->buffer_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill, rcc->buffer_size );
1757     rcc->buffer_fill -= overhead;
1758 }
1759
1760 // apply VBV constraints and clip qscale to between lmin and lmax
1761 static double clip_qscale( x264_t *h, int pict_type, double q )
1762 {
1763     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1764     double lmin = rcc->lmin[pict_type];
1765     double lmax = rcc->lmax[pict_type];
1766     if( rcc->rate_factor_max_increment )
1767         lmax = X264_MIN( lmax, qp2qscale( rcc->qp_novbv + rcc->rate_factor_max_increment ) );
1768     double q0 = q;
1769
1770     /* B-frames are not directly subject to VBV,
1771      * since they are controlled by the P-frames' QPs. */
1772
1773     if( rcc->b_vbv && rcc->last_satd > 0 )
1774     {
1775         /* Lookahead VBV: raise the quantizer as necessary such that no frames in
1776          * the lookahead overflow and such that the buffer is in a reasonable state
1777          * by the end of the lookahead. */
1778         if( h->param.rc.i_lookahead )
1779         {
1780             int terminate = 0;
1781
1782             /* Avoid an infinite loop. */
1783             for( int iterations = 0; iterations < 1000 && terminate != 3; iterations++ )
1784             {
1785                 double frame_q[3];
1786                 double cur_bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1787                 double buffer_fill_cur = rcc->buffer_fill - cur_bits;
1788                 double target_fill;
1789                 double total_duration = 0;
1790                 frame_q[0] = h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I ? q * h->param.rc.f_ip_factor : q;
1791                 frame_q[1] = frame_q[0] * h->param.rc.f_pb_factor;
1792                 frame_q[2] = frame_q[0] / h->param.rc.f_ip_factor;
1793
1794                 /* Loop over the planned future frames. */
1795                 for( int j = 0; buffer_fill_cur >= 0 && buffer_fill_cur <= rcc->buffer_size; j++ )
1796                 {
1797                     total_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
1798                     buffer_fill_cur += rcc->vbv_max_rate * h->fenc->f_planned_cpb_duration[j];
1799                     int i_type = h->fenc->i_planned_type[j];
1800                     int i_satd = h->fenc->i_planned_satd[j];
1801                     if( i_type == X264_TYPE_AUTO )
1802                         break;
1803                     i_type = IS_X264_TYPE_I( i_type ) ? SLICE_TYPE_I : IS_X264_TYPE_B( i_type ) ? SLICE_TYPE_B : SLICE_TYPE_P;
1804                     cur_bits = predict_size( &rcc->pred[i_type], frame_q[i_type], i_satd );
1805                     buffer_fill_cur -= cur_bits;
1806                 }
1807                 /* Try to get to get the buffer at least 50% filled, but don't set an impossible goal. */
1808                 target_fill = X264_MIN( rcc->buffer_fill + total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.5 );
1809                 if( buffer_fill_cur < target_fill )
1810                 {
1811                     q *= 1.01;
1812                     terminate |= 1;
1813                     continue;
1814                 }
1815                 /* Try to get the buffer no more than 80% filled, but don't set an impossible goal. */
1816                 target_fill = x264_clip3f( rcc->buffer_fill - total_duration * rcc->vbv_max_rate * 0.5, rcc->buffer_size * 0.8, rcc->buffer_size );
1817                 if( rcc->b_vbv_min_rate && buffer_fill_cur > target_fill )
1818                 {
1819                     q /= 1.01;
1820                     terminate |= 2;
1821                     continue;
1822                 }
1823                 break;
1824             }
1825         }
1826         /* Fallback to old purely-reactive algorithm: no lookahead. */
1827         else
1828         {
1829             if( ( pict_type == SLICE_TYPE_P ||
1830                 ( pict_type == SLICE_TYPE_I && rcc->last_non_b_pict_type == SLICE_TYPE_I ) ) &&
1831                 rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size < 0.5 )
1832             {
1833                 q /= x264_clip3f( 2.0*rcc->buffer_fill/rcc->buffer_size, 0.5, 1.0 );
1834             }
1835
1836             /* Now a hard threshold to make sure the frame fits in VBV.
1837              * This one is mostly for I-frames. */
1838             double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1839             double qf = 1.0;
1840             /* For small VBVs, allow the frame to use up the entire VBV. */
1841             double max_fill_factor = h->param.rc.i_vbv_buffer_size >= 5*h->param.rc.i_vbv_max_bitrate / rcc->fps ? 2 : 1;
1842             /* For single-frame VBVs, request that the frame use up the entire VBV. */
1843             double min_fill_factor = rcc->single_frame_vbv ? 1 : 2;
1844
1845             if( bits > rcc->buffer_fill/max_fill_factor )
1846                 qf = x264_clip3f( rcc->buffer_fill/(max_fill_factor*bits), 0.2, 1.0 );
1847             q /= qf;
1848             bits *= qf;
1849             if( bits < rcc->buffer_rate/min_fill_factor )
1850                 q *= bits*min_fill_factor/rcc->buffer_rate;
1851             q = X264_MAX( q0, q );
1852         }
1853
1854         /* Apply MinCR restrictions */
1855         double bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1856         if( bits > rcc->frame_size_maximum )
1857             q *= bits / rcc->frame_size_maximum;
1858         bits = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
1859
1860         /* Check B-frame complexity, and use up any bits that would
1861          * overflow before the next P-frame. */
1862         if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P && !rcc->single_frame_vbv )
1863         {
1864             int nb = rcc->bframes;
1865             double pbbits = bits;
1866             double bbits = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q * h->param.rc.f_pb_factor, rcc->last_satd );
1867             double space;
1868             double bframe_cpb_duration = 0;
1869             double minigop_cpb_duration;
1870             for( int i = 0; i < nb; i++ )
1871                 bframe_cpb_duration += h->fenc->f_planned_cpb_duration[1+i];
1872
1873             if( bbits * nb > bframe_cpb_duration * rcc->vbv_max_rate )
1874                 nb = 0;
1875             pbbits += nb * bbits;
1876
1877             minigop_cpb_duration = bframe_cpb_duration + h->fenc->f_planned_cpb_duration[0];
1878             space = rcc->buffer_fill + minigop_cpb_duration*rcc->vbv_max_rate - rcc->buffer_size;
1879             if( pbbits < space )
1880             {
1881                 q *= X264_MAX( pbbits / space, bits / (0.5 * rcc->buffer_size) );
1882             }
1883             q = X264_MAX( q0-5, q );
1884         }
1885
1886         if( !rcc->b_vbv_min_rate )
1887             q = X264_MAX( q0, q );
1888     }
1889
1890     if( lmin==lmax )
1891         return lmin;
1892     else if( rcc->b_2pass )
1893     {
1894         double min2 = log( lmin );
1895         double max2 = log( lmax );
1896         q = (log(q) - min2)/(max2-min2) - 0.5;
1897         q = 1.0/(1.0 + exp( -4*q ));
1898         q = q*(max2-min2) + min2;
1899         return exp( q );
1900     }
1901     else
1902         return x264_clip3f( q, lmin, lmax );
1903 }
1904
1905 // update qscale for 1 frame based on actual bits used so far
1906 static float rate_estimate_qscale( x264_t *h )
1907 {
1908     float q;
1909     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
1910     ratecontrol_entry_t rce;
1911     int pict_type = h->sh.i_type;
1912     int64_t total_bits = 8*(h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_I]
1913                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_P]
1914                           + h->stat.i_frame_size[SLICE_TYPE_B]);
1915
1916     if( rcc->b_2pass )
1917     {
1918         rce = *rcc->rce;
1919         if( pict_type != rce.pict_type )
1920         {
1921             x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "slice=%c but 2pass stats say %c\n",
1922                       slice_type_to_char[pict_type], slice_type_to_char[rce.pict_type] );
1923         }
1924     }
1925
1926     if( pict_type == SLICE_TYPE_B )
1927     {
1928         /* B-frames don't have independent ratecontrol, but rather get the
1929          * average QP of the two adjacent P-frames + an offset */
1930
1931         int i0 = IS_X264_TYPE_I(h->fref0[0]->i_type);
1932         int i1 = IS_X264_TYPE_I(h->fref1[0]->i_type);
1933         int dt0 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref0[0]->i_poc);
1934         int dt1 = abs(h->fenc->i_poc - h->fref1[0]->i_poc);
1935         float q0 = h->fref0[0]->f_qp_avg_rc;
1936         float q1 = h->fref1[0]->f_qp_avg_rc;
1937
1938         if( h->fref0[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
1939             q0 -= rcc->pb_offset/2;
1940         if( h->fref1[0]->i_type == X264_TYPE_BREF )
1941             q1 -= rcc->pb_offset/2;
1942
1943         if( i0 && i1 )
1944             q = (q0 + q1) / 2 + rcc->ip_offset;
1945         else if( i0 )
1946             q = q1;
1947         else if( i1 )
1948             q = q0;
1949         else
1950             q = (q0*dt1 + q1*dt0) / (dt0 + dt1);
1951
1952         if( h->fenc->b_kept_as_ref )
1953             q += rcc->pb_offset/2;
1954         else
1955             q += rcc->pb_offset;
1956
1957         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
1958             rcc->frame_size_planned = qscale2bits( &rce, q );
1959         else
1960             rcc->frame_size_planned = predict_size( rcc->pred_b_from_p, q, h->fref1[h->i_ref1-1]->i_satd );
1961         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
1962
1963         /* For row SATDs */
1964         if( rcc->b_vbv )
1965             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
1966         rcc->qp_novbv = q;
1967         return qp2qscale( q );
1968     }
1969     else
1970     {
1971         double abr_buffer = 2 * rcc->rate_tolerance * rcc->bitrate;
1972
1973         if( rcc->b_2pass )
1974         {
1975             double lmin = rcc->lmin[pict_type];
1976             double lmax = rcc->lmax[pict_type];
1977             int64_t diff;
1978             int64_t predicted_bits = total_bits;
1979             /* Adjust ABR buffer based on distance to the end of the video. */
1980             if( rcc->num_entries > h->fenc->i_frame )
1981                 abr_buffer *= 0.5 * sqrt( rcc->num_entries - h->fenc->i_frame );
1982
1983             if( rcc->b_vbv )
1984             {
1985                 if( h->i_thread_frames > 1 )
1986                 {
1987                     int j = h->rc - h->thread[0]->rc;
1988                     for( int i = 1; i < h->i_thread_frames; i++ )
1989                     {
1990                         x264_t *t = h->thread[ (j+i)%h->i_thread_frames ];
1991                         double bits = t->rc->frame_size_planned;
1992                         if( !t->b_thread_active )
1993                             continue;
1994                         bits  = X264_MAX(bits, t->rc->frame_size_estimated);
1995                         predicted_bits += (int64_t)bits;
1996                     }
1997                 }
1998             }
1999             else
2000             {
2001                 if( h->fenc->i_frame < h->i_thread_frames )
2002                     predicted_bits += (int64_t)h->fenc->i_frame * rcc->bitrate / rcc->fps;
2003                 else
2004                     predicted_bits += (int64_t)(h->i_thread_frames - 1) * rcc->bitrate / rcc->fps;
2005             }
2006
2007             diff = predicted_bits - (int64_t)rce.expected_bits;
2008             q = rce.new_qscale;
2009             q /= x264_clip3f((double)(abr_buffer - diff) / abr_buffer, .5, 2);
2010             if( ((h->fenc->i_frame + 1 - h->i_thread_frames) >= rcc->fps) &&
2011                 (rcc->expected_bits_sum > 0))
2012             {
2013                 /* Adjust quant based on the difference between
2014                  * achieved and expected bitrate so far */
2015                 double cur_time = (double)h->fenc->i_frame / rcc->num_entries;
2016                 double w = x264_clip3f( cur_time*100, 0.0, 1.0 );
2017                 q *= pow( (double)total_bits / rcc->expected_bits_sum, w );
2018             }
2019             if( rcc->b_vbv )
2020             {
2021                 /* Do not overflow vbv */
2022                 double expected_size = qscale2bits( &rce, q );
2023                 double expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2024                 double expected_fullness = rce.expected_vbv / rcc->buffer_size;
2025                 double qmax = q*(2 - expected_fullness);
2026                 double size_constraint = 1 + expected_fullness;
2027                 qmax = X264_MAX( qmax, rce.new_qscale );
2028                 if( expected_fullness < .05 )
2029                     qmax = lmax;
2030                 qmax = X264_MIN(qmax, lmax);
2031                 while( ((expected_vbv < rce.expected_vbv/size_constraint) && (q < qmax)) ||
2032                         ((expected_vbv < 0) && (q < lmax)))
2033                 {
2034                     q *= 1.05;
2035                     expected_size = qscale2bits(&rce, q);
2036                     expected_vbv = rcc->buffer_fill + rcc->buffer_rate - expected_size;
2037                 }
2038                 rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2039             }
2040             q = x264_clip3f( q, lmin, lmax );
2041         }
2042         else /* 1pass ABR */
2043         {
2044             /* Calculate the quantizer which would have produced the desired
2045              * average bitrate if it had been applied to all frames so far.
2046              * Then modulate that quant based on the current frame's complexity
2047              * relative to the average complexity so far (using the 2pass RCEQ).
2048              * Then bias the quant up or down if total size so far was far from
2049              * the target.
2050              * Result: Depending on the value of rate_tolerance, there is a
2051              * tradeoff between quality and bitrate precision. But at large
2052              * tolerances, the bit distribution approaches that of 2pass. */
2053
2054             double wanted_bits, overflow = 1;
2055
2056             rcc->last_satd = x264_rc_analyse_slice( h );
2057             rcc->short_term_cplxsum *= 0.5;
2058             rcc->short_term_cplxcount *= 0.5;
2059             rcc->short_term_cplxsum += rcc->last_satd;
2060             rcc->short_term_cplxcount ++;
2061
2062             rce.tex_bits = rcc->last_satd;
2063             rce.blurred_complexity = rcc->short_term_cplxsum / rcc->short_term_cplxcount;
2064             rce.mv_bits = 0;
2065             rce.p_count = rcc->nmb;
2066             rce.i_count = 0;
2067             rce.s_count = 0;
2068             rce.qscale = 1;
2069             rce.pict_type = pict_type;
2070
2071             if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF )
2072             {
2073                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->rate_factor_constant, h->fenc->i_frame );
2074             }
2075             else
2076             {
2077                 int i_frame_done = h->fenc->i_frame + 1 - h->i_thread_frames;
2078                 double i_time_done = i_frame_done / rcc->fps;
2079                 if( h->param.b_vfr_input )
2080                     i_time_done = ((double)(h->fenc->i_reordered_pts - h->first_pts)) * h->param.i_timebase_num / h->param.i_timebase_den;
2081
2082                 q = get_qscale( h, &rce, rcc->wanted_bits_window / rcc->cplxr_sum, h->fenc->i_frame );
2083
2084                 /* ABR code can potentially be counterproductive in CBR, so just don't bother.
2085                  * Don't run it if the frame complexity is zero either. */
2086                 if( !rcc->b_vbv_min_rate && rcc->last_satd )
2087                 {
2088                     // FIXME is it simpler to keep track of wanted_bits in ratecontrol_end?
2089                     wanted_bits = i_time_done * rcc->bitrate;
2090                     if( wanted_bits > 0 )
2091                     {
2092                         abr_buffer *= X264_MAX( 1, sqrt(i_time_done) );
2093                         overflow = x264_clip3f( 1.0 + (total_bits - wanted_bits) / abr_buffer, .5, 2 );
2094                         q *= overflow;
2095                     }
2096                 }
2097             }
2098
2099             if( pict_type == SLICE_TYPE_I && h->param.i_keyint_max > 1
2100                 /* should test _next_ pict type, but that isn't decided yet */
2101                 && rcc->last_non_b_pict_type != SLICE_TYPE_I )
2102             {
2103                 q = qp2qscale( rcc->accum_p_qp / rcc->accum_p_norm );
2104                 q /= fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2105             }
2106             else if( h->i_frame > 0 )
2107             {
2108                 /* Asymmetric clipping, because symmetric would prevent
2109                  * overflow control in areas of rapidly oscillating complexity */
2110                 double lmin = rcc->last_qscale_for[pict_type] / rcc->lstep;
2111                 double lmax = rcc->last_qscale_for[pict_type] * rcc->lstep;
2112                 if( overflow > 1.1 && h->i_frame > 3 )
2113                     lmax *= rcc->lstep;
2114                 else if( overflow < 0.9 )
2115                     lmin /= rcc->lstep;
2116
2117                 q = x264_clip3f(q, lmin, lmax);
2118             }
2119             else if( h->param.rc.i_rc_method == X264_RC_CRF && rcc->qcompress != 1 )
2120             {
2121                 q = qp2qscale( ABR_INIT_QP ) / fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2122             }
2123             rcc->qp_novbv = qscale2qp( q );
2124
2125             //FIXME use get_diff_limited_q() ?
2126             q = clip_qscale( h, pict_type, q );
2127         }
2128
2129         rcc->last_qscale_for[pict_type] =
2130         rcc->last_qscale = q;
2131
2132         if( !(rcc->b_2pass && !rcc->b_vbv) && h->fenc->i_frame == 0 )
2133             rcc->last_qscale_for[SLICE_TYPE_P] = q * fabs( h->param.rc.f_ip_factor );
2134
2135         if( rcc->b_2pass && rcc->b_vbv )
2136             rcc->frame_size_planned = qscale2bits(&rce, q);
2137         else
2138             rcc->frame_size_planned = predict_size( &rcc->pred[h->sh.i_type], q, rcc->last_satd );
2139
2140         /* Always use up the whole VBV in this case. */
2141         if( rcc->single_frame_vbv )
2142             rcc->frame_size_planned = rcc->buffer_rate;
2143         h->rc->frame_size_estimated = rcc->frame_size_planned;
2144         return q;
2145     }
2146 }
2147
2148 void x264_threads_normalize_predictors( x264_t *h )
2149 {
2150     double totalsize = 0;
2151     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2152         totalsize += h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2153     double factor = h->rc->frame_size_planned / totalsize;
2154     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2155         h->thread[i]->rc->slice_size_planned *= factor;
2156 }
2157
2158 void x264_threads_distribute_ratecontrol( x264_t *h )
2159 {
2160     int row;
2161     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2162
2163     /* Initialize row predictors */
2164     if( h->i_frame == 0 )
2165         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2166         {
2167             x264_ratecontrol_t *t = h->thread[i]->rc;
2168             memcpy( t->row_preds, rc->row_preds, sizeof(rc->row_preds) );
2169         }
2170
2171     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2172     {
2173         x264_t *t = h->thread[i];
2174         memcpy( t->rc, rc, offsetof(x264_ratecontrol_t, row_pred) );
2175         t->rc->row_pred = &t->rc->row_preds[h->sh.i_type];
2176         /* Calculate the planned slice size. */
2177         if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2178         {
2179             int size = 0;
2180             for( row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2181                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2182             t->rc->slice_size_planned = predict_size( &rc->pred[h->sh.i_type + (i+1)*5], rc->qpm, size );
2183         }
2184         else
2185             t->rc->slice_size_planned = 0;
2186     }
2187     if( rc->b_vbv && rc->frame_size_planned )
2188     {
2189         x264_threads_normalize_predictors( h );
2190
2191         if( rc->single_frame_vbv )
2192         {
2193             /* Compensate for our max frame error threshold: give more bits (proportionally) to smaller slices. */
2194             for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2195             {
2196                 x264_t *t = h->thread[i];
2197                 t->rc->max_frame_error = X264_MAX( 0.05, 1.0 / (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) );
2198                 t->rc->slice_size_planned += 2 * t->rc->max_frame_error * rc->frame_size_planned;
2199             }
2200             x264_threads_normalize_predictors( h );
2201         }
2202
2203         for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2204             h->thread[i]->rc->frame_size_estimated = h->thread[i]->rc->slice_size_planned;
2205     }
2206 }
2207
2208 void x264_threads_merge_ratecontrol( x264_t *h )
2209 {
2210     x264_ratecontrol_t *rc = h->rc;
2211     x264_emms();
2212
2213     for( int i = 0; i < h->param.i_threads; i++ )
2214     {
2215         x264_t *t = h->thread[i];
2216         x264_ratecontrol_t *rct = h->thread[i]->rc;
2217         if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
2218         {
2219             int size = 0;
2220             for( int row = t->i_threadslice_start; row < t->i_threadslice_end; row++ )
2221                 size += h->fdec->i_row_satd[row];
2222             int bits = t->stat.frame.i_mv_bits + t->stat.frame.i_tex_bits + t->stat.frame.i_misc_bits;
2223             int mb_count = (t->i_threadslice_end - t->i_threadslice_start) * h->sps->i_mb_width;
2224             update_predictor( &rc->pred[h->sh.i_type+5*i], qp2qscale( rct->qpa_rc/mb_count ), size, bits );
2225         }
2226         if( !i )
2227             continue;
2228         rc->qpa_rc += rct->qpa_rc;
2229         rc->qpa_aq += rct->qpa_aq;
2230     }
2231 }
2232
2233 void x264_thread_sync_ratecontrol( x264_t *cur, x264_t *prev, x264_t *next )
2234 {
2235     if( cur != prev )
2236     {
2237 #define COPY(var) memcpy(&cur->rc->var, &prev->rc->var, sizeof(cur->rc->var))
2238         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_start()
2239          * so copy them from the context that most recently started (prev)
2240          * to the context that's about to start (cur). */
2241         COPY(accum_p_qp);
2242         COPY(accum_p_norm);
2243         COPY(last_satd);
2244         COPY(last_rceq);
2245         COPY(last_qscale_for);
2246         COPY(last_non_b_pict_type);
2247         COPY(short_term_cplxsum);
2248         COPY(short_term_cplxcount);
2249         COPY(bframes);
2250         COPY(prev_zone);
2251         COPY(qpbuf_pos);
2252         /* these vars can be updated by x264_ratecontrol_init_reconfigurable */
2253         COPY(buffer_rate);
2254         COPY(buffer_size);
2255         COPY(single_frame_vbv);
2256         COPY(cbr_decay);
2257         COPY(b_vbv_min_rate);
2258         COPY(rate_factor_constant);
2259         COPY(bitrate);
2260 #undef COPY
2261     }
2262     if( cur != next )
2263     {
2264 #define COPY(var) next->rc->var = cur->rc->var
2265         /* these vars are updated in x264_ratecontrol_end()
2266          * so copy them from the context that most recently ended (cur)
2267          * to the context that's about to end (next) */
2268         COPY(cplxr_sum);
2269         COPY(expected_bits_sum);
2270         COPY(wanted_bits_window);
2271         COPY(bframe_bits);
2272         COPY(initial_cpb_removal_delay);
2273         COPY(initial_cpb_removal_delay_offset);
2274         COPY(nrt_first_access_unit);
2275         COPY(previous_cpb_final_arrival_time);
2276 #undef COPY
2277     }
2278     //FIXME row_preds[] (not strictly necessary, but would improve prediction)
2279     /* the rest of the variables are either constant or thread-local */
2280 }
2281
2282 static int find_underflow( x264_t *h, double *fills, int *t0, int *t1, int over )
2283 {
2284     /* find an interval ending on an overflow or underflow (depending on whether
2285      * we're adding or removing bits), and starting on the earliest frame that
2286      * can influence the buffer fill of that end frame. */
2287     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2288     const double buffer_min = (over ? .1 : .1) * rcc->buffer_size;
2289     const double buffer_max = .9 * rcc->buffer_size;
2290     double fill = fills[*t0-1];
2291     double parity = over ? 1. : -1.;
2292     int start = -1, end = -1;
2293     for( int i = *t0; i < rcc->num_entries; i++ )
2294     {
2295         fill += (rcc->entry[i].i_cpb_duration * rcc->vbv_max_rate * h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale -
2296                  qscale2bits( &rcc->entry[i], rcc->entry[i].new_qscale )) * parity;
2297         fill = x264_clip3f(fill, 0, rcc->buffer_size);
2298         fills[i] = fill;
2299         if( fill <= buffer_min || i == 0 )
2300         {
2301             if( end >= 0 )
2302                 break;
2303             start = i;
2304         }
2305         else if( fill >= buffer_max && start >= 0 )
2306             end = i;
2307     }
2308     *t0 = start;
2309     *t1 = end;
2310     return start >= 0 && end >= 0;
2311 }
2312
2313 static int fix_underflow( x264_t *h, int t0, int t1, double adjustment, double qscale_min, double qscale_max)
2314 {
2315     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2316     double qscale_orig, qscale_new;
2317     int adjusted = 0;
2318     if( t0 > 0 )
2319         t0++;
2320     for( int i = t0; i <= t1; i++ )
2321     {
2322         qscale_orig = rcc->entry[i].new_qscale;
2323         qscale_orig = x264_clip3f( qscale_orig, qscale_min, qscale_max );
2324         qscale_new  = qscale_orig * adjustment;
2325         qscale_new  = x264_clip3f( qscale_new, qscale_min, qscale_max );
2326         rcc->entry[i].new_qscale = qscale_new;
2327         adjusted = adjusted || (qscale_new != qscale_orig);
2328     }
2329     return adjusted;
2330 }
2331
2332 static double count_expected_bits( x264_t *h )
2333 {
2334     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2335     double expected_bits = 0;
2336     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2337     {
2338         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2339         rce->expected_bits = expected_bits;
2340         expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2341     }
2342     return expected_bits;
2343 }
2344
2345 static int vbv_pass2( x264_t *h, double all_available_bits )
2346 {
2347     /* for each interval of buffer_full .. underflow, uniformly increase the qp of all
2348      * frames in the interval until either buffer is full at some intermediate frame or the
2349      * last frame in the interval no longer underflows.  Recompute intervals and repeat.
2350      * Then do the converse to put bits back into overflow areas until target size is met */
2351
2352     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2353     double *fills;
2354     double expected_bits = 0;
2355     double adjustment;
2356     double prev_bits = 0;
2357     int t0, t1;
2358     double qscale_min = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_min );
2359     double qscale_max = qp2qscale( h->param.rc.i_qp_max );
2360     int iterations = 0;
2361     int adj_min, adj_max;
2362     CHECKED_MALLOC( fills, (rcc->num_entries+1)*sizeof(double) );
2363
2364     fills++;
2365
2366     /* adjust overall stream size */
2367     do
2368     {
2369         iterations++;
2370         prev_bits = expected_bits;
2371
2372         if( expected_bits )
2373         {   /* not first iteration */
2374             adjustment = X264_MAX(X264_MIN(expected_bits / all_available_bits, 0.999), 0.9);
2375             fills[-1] = rcc->buffer_size * h->param.rc.f_vbv_buffer_init;
2376             t0 = 0;
2377             /* fix overflows */
2378             adj_min = 1;
2379             while(adj_min && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 1 ))
2380             {
2381                 adj_min = fix_underflow( h, t0, t1, adjustment, qscale_min, qscale_max );
2382                 t0 = t1;
2383             }
2384         }
2385
2386         fills[-1] = rcc->buffer_size * (1. - h->param.rc.f_vbv_buffer_init);
2387         t0 = 0;
2388         /* fix underflows -- should be done after overflow, as we'd better undersize target than underflowing VBV */
2389         adj_max = 1;
2390         while( adj_max && find_underflow( h, fills, &t0, &t1, 0 ) )
2391             adj_max = fix_underflow( h, t0, t1, 1.001, qscale_min, qscale_max );
2392
2393         expected_bits = count_expected_bits( h );
2394     } while( (expected_bits < .995*all_available_bits) && ((int64_t)(expected_bits+.5) > (int64_t)(prev_bits+.5)) );
2395
2396     if( !adj_max )
2397         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "vbv-maxrate issue, qpmax or vbv-maxrate too low\n");
2398
2399     /* store expected vbv filling values for tracking when encoding */
2400     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2401         rcc->entry[i].expected_vbv = rcc->buffer_size - fills[i];
2402
2403     x264_free( fills-1 );
2404     return 0;
2405 fail:
2406     return -1;
2407 }
2408
2409 static int init_pass2( x264_t *h )
2410 {
2411     x264_ratecontrol_t *rcc = h->rc;
2412     uint64_t all_const_bits = 0;
2413     double duration = 0;
2414     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2415         duration += rcc->entry[i].i_duration;
2416     duration *= (double)h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
2417     uint64_t all_available_bits = h->param.rc.i_bitrate * 1000. * duration;
2418     double rate_factor, step_mult;
2419     double qblur = h->param.rc.f_qblur;
2420     double cplxblur = h->param.rc.f_complexity_blur;
2421     const int filter_size = (int)(qblur*4) | 1;
2422     double expected_bits;
2423     double *qscale, *blurred_qscale;
2424
2425     /* find total/average complexity & const_bits */
2426     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2427     {
2428         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2429         all_const_bits += rce->misc_bits;
2430     }
2431
2432     if( all_available_bits < all_const_bits)
2433     {
2434         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "requested bitrate is too low. estimated minimum is %d kbps\n",
2435                  (int)(all_const_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.)) );
2436         return -1;
2437     }
2438
2439     /* Blur complexities, to reduce local fluctuation of QP.
2440      * We don't blur the QPs directly, because then one very simple frame
2441      * could drag down the QP of a nearby complex frame and give it more
2442      * bits than intended. */
2443     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2444     {
2445         ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2446         double weight_sum = 0;
2447         double cplx_sum = 0;
2448         double weight = 1.0;
2449         double gaussian_weight;
2450         /* weighted average of cplx of future frames */
2451         for( int j = 1; j < cplxblur*2 && j < rcc->num_entries-i; j++ )
2452         {
2453             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i+j];
2454             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2455             if( weight < .0001 )
2456                 break;
2457             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2458             weight_sum += gaussian_weight;
2459             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits(rcj, 1) - rcj->misc_bits);
2460         }
2461         /* weighted average of cplx of past frames */
2462         weight = 1.0;
2463         for( int j = 0; j <= cplxblur*2 && j <= i; j++ )
2464         {
2465             ratecontrol_entry_t *rcj = &rcc->entry[i-j];
2466             gaussian_weight = weight * exp( -j*j/200.0 );
2467             weight_sum += gaussian_weight;
2468             cplx_sum += gaussian_weight * (qscale2bits( rcj, 1 ) - rcj->misc_bits);
2469             weight *= 1 - pow( (float)rcj->i_count / rcc->nmb, 2 );
2470             if( weight < .0001 )
2471                 break;
2472         }
2473         rce->blurred_complexity = cplx_sum / weight_sum;
2474     }
2475
2476     CHECKED_MALLOC( qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2477     if( filter_size > 1 )
2478         CHECKED_MALLOC( blurred_qscale, sizeof(double)*rcc->num_entries );
2479     else
2480         blurred_qscale = qscale;
2481
2482     /* Search for a factor which, when multiplied by the RCEQ values from
2483      * each frame, adds up to the desired total size.
2484      * There is no exact closed-form solution because of VBV constraints and
2485      * because qscale2bits is not invertible, but we can start with the simple
2486      * approximation of scaling the 1st pass by the ratio of bitrates.
2487      * The search range is probably overkill, but speed doesn't matter here. */
2488
2489     expected_bits = 1;
2490     for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2491     {
2492         double q = get_qscale(h, &rcc->entry[i], 1.0, i);
2493         expected_bits += qscale2bits(&rcc->entry[i], q);
2494         rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = q;
2495     }
2496     step_mult = all_available_bits / expected_bits;
2497
2498     rate_factor = 0;
2499     for( double step = 1E4 * step_mult; step > 1E-7 * step_mult; step *= 0.5)
2500     {
2501         expected_bits = 0;
2502         rate_factor += step;
2503
2504         rcc->last_non_b_pict_type = -1;
2505         rcc->last_accum_p_norm = 1;
2506         rcc->accum_p_norm = 0;
2507
2508         /* find qscale */
2509         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2510         {
2511             qscale[i] = get_qscale( h, &rcc->entry[i], rate_factor, i );
2512             rcc->last_qscale_for[rcc->entry[i].pict_type] = qscale[i];
2513         }
2514
2515         /* fixed I/B qscale relative to P */
2516         for( int i = rcc->num_entries-1; i >= 0; i-- )
2517         {
2518             qscale[i] = get_diff_limited_q( h, &rcc->entry[i], qscale[i] );
2519             assert(qscale[i] >= 0);
2520         }
2521
2522         /* smooth curve */
2523         if( filter_size > 1 )
2524         {
2525             assert( filter_size%2 == 1 );
2526             for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2527             {
2528                 ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2529                 double q = 0.0, sum = 0.0;
2530
2531                 for( int j = 0; j < filter_size; j++ )
2532                 {
2533                     int index = i+j-filter_size/2;
2534                     double d = index-i;
2535                     double coeff = qblur==0 ? 1.0 : exp( -d*d/(qblur*qblur) );
2536                     if( index < 0 || index >= rcc->num_entries )
2537                         continue;
2538                     if( rce->pict_type != rcc->entry[index].pict_type )
2539                         continue;
2540                     q += qscale[index] * coeff;
2541                     sum += coeff;
2542                 }
2543                 blurred_qscale[i] = q/sum;
2544             }
2545         }
2546
2547         /* find expected bits */
2548         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2549         {
2550             ratecontrol_entry_t *rce = &rcc->entry[i];
2551             rce->new_qscale = clip_qscale( h, rce->pict_type, blurred_qscale[i] );
2552             assert(rce->new_qscale >= 0);
2553             expected_bits += qscale2bits( rce, rce->new_qscale );
2554         }
2555
2556         if( expected_bits > all_available_bits )
2557             rate_factor -= step;
2558     }
2559
2560     x264_free( qscale );
2561     if( filter_size > 1 )
2562         x264_free( blurred_qscale );
2563
2564     if( rcc->b_vbv )
2565         if( vbv_pass2( h, all_available_bits ) )
2566             return -1;
2567     expected_bits = count_expected_bits( h );
2568
2569     if( fabs( expected_bits/all_available_bits - 1.0 ) > 0.01 )
2570     {
2571         double avgq = 0;
2572         for( int i = 0; i < rcc->num_entries; i++ )
2573             avgq += rcc->entry[i].new_qscale;
2574         avgq = qscale2qp( avgq / rcc->num_entries );
2575
2576         if( expected_bits > all_available_bits || !rcc->b_vbv )
2577             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "Error: 2pass curve failed to converge\n" );
2578         x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "target: %.2f kbit/s, expected: %.2f kbit/s, avg QP: %.4f\n",
2579                   (float)h->param.rc.i_bitrate,
2580                   expected_bits * rcc->fps / (rcc->num_entries * 1000.),
2581                   avgq );
2582         if( expected_bits < all_available_bits && avgq < h->param.rc.i_qp_min + 2 )
2583         {
2584             if( h->param.rc.i_qp_min > 0 )
2585                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate or reducing qp_min (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_min );
2586             else
2587                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try reducing target bitrate\n" );
2588         }
2589         else if( expected_bits > all_available_bits && avgq > h->param.rc.i_qp_max - 2 )
2590         {
2591             if( h->param.rc.i_qp_max < 51 )
2592                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate or increasing qp_max (currently %d)\n", h->param.rc.i_qp_max );
2593             else
2594                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "try increasing target bitrate\n");
2595         }
2596         else if( !(rcc->b_2pass && rcc->b_vbv) )
2597             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "internal error\n" );
2598     }
2599
2600     return 0;
2601 fail:
2602     return -1;
2603 }